基于LVS集群的一种负载均衡改进算法的研究与实现

论文摘要

当今社会是一个信息化社会,计算机网络的应用已经深入到日常生活的各个领域,人们的生活和工作也更加依赖网络,从而网络技术也就成为一个越来越重要的技术。大量网络应用对服务器的质量提出了很高的要求,传统的服务器由于受CPU、磁盘I/O以及内存等因素的限制,已经越来越难以适应当前需要了,因此集群技术成为了当前研究的热点话题。集群技术具有高可靠性,可扩展性以及很高的性价比。集群技术的核心技术之一就是负载均衡技术。LINUX虚拟服务器(LVS)项目就是这样的集群项目,它实现了一种在LINUX内核级别的负载均衡的解决方案,具有很高的效率。但是目前已有的负载均衡算法都是一些简单的基于连接的负载均衡算法,而现实应用中的情况要复杂得多,因此需要提出新的负载均衡解决方法。本文首先对已有的Linux内核中LVS的框架结构和实现进行介绍,然后针对已有负载均衡算法的不足提出了一种改进的反馈式负载均衡调度算法。主要做的工作有以下内容:首先是阐述目前集群技术的发展现状以及LVS项目的概要。其次是分析目前实现的一些负载均衡算法和整个项目的实现框架以及与其他内核模块之间的关系情况。第三针对已有调度算法的不足之处,进行改进,提出一种改进的反馈式负载均衡算法。这种算法能够真实地反映出服务器负载的实际情况,并根据状况调整服务器资源的分配。第四对改进的算法进行测试,并与已有算法对比实验,从而可以看出新算法具有优越性,能够更加合理地安排服务器对客户请求的处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 负载均衡技术
• 1.2.1 负载均衡技术分类
• 1.2.2 负载均衡算法的分类
• 1.3 论文研究内容与组织
• 1.3.1 论文研究内容
• 1.3.2 论文组织
• 1.4 本章小节
• 第2章 LVS 集群的框架
• 2.1 LVS 集群的结构
• 2.2 IP 负载均衡技术
• 2.2.1 网络地址转换方式的虚拟服务器（VS/NAT）
• 2.2.2 IP隧道方式的虚拟服务器（VS/TUN）
• 2.2.3 直接路由方式的虚拟服务器（VS/DR）
• 2.3 LVS 系统实现
• 2.3.1 IPVS 实现框架
• 2.3.2 IPVS 主要的数据结构
• 2.3.3 IPVS 处理流程
• 2.4 本章小结
• 第3章 IPVS 负载均衡调度算法
• 3.1 轮叫调度
• 3.2 加权轮叫调度
• 3.3 最小连接调度
• 3.4 加权最小连接调度
• 3.5 基于局部性的最小连接调度
• 3.6 带复制的基于局部性的最小连接调度
• 3.7 目的地址散列调度
• 3.8 源地址散列调度
• 3.9 最短预期延时调度
• 3.10 不排队调度
• 3.11 本章小结
• 第4章 改进算法
• 4.1 已有算法的一些问题
• 4.2 改进算法思路
• 4.3 服务器负载动态反馈
• 4.3.1 动态反馈 Master 进程
• 4.3.2 动态反馈 Agent 进程
• 4.3.2.1 服务器负载计算
• 4.3.2.2 负载计算模块
• 4.4 新调度算法的流程
• 4.5 本章小结
• 第5章 算法的测试
• 5.1 实验环境的搭建
• 5.1.1 实验集群的架构
• 5.1.2 实验集群的硬件
• 5.1.3 实验集群的软件及配置
• 5.2 实验内容及结果分析
• 5.2.1 测试软件
• 5.2.2 测试计划
• 5.2.3 测试内容
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录