基于主动复制的负载平衡模型研究与实现

论文题目: 基于主动复制的负载平衡模型研究与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 王俊岭

导师: 汪芸

关键词: 容错,负载平衡,层次模型,调度结构

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着计算机硬件价格的下降以及计算机网络的不断发展,将计算任务分布到多个物理主机上处理,以提高任务计算速度和降低任务运算成本已经成为一个趋势。这种通过通信线路将多台计算机互联,共同为用户提供服务的系统,称之为分布式计算机系统。分布式计算机系统给用户提供了一个丰富的资源集合。分布式计算机系统研究的范围很广,包括:通信网络、分布式操作系统、分布式数据库、并行程序设计、容错、分布式实时系统等。建立分布式计算机系统应用主要有以下几个原因:资源共享、提高性能、可靠性、通信、可扩展性等。本论文主要针对可靠性(容错)和提高性能(负载平衡)这两方面。主动复制容错的主要优点在于提高系统的鲁棒性和缩短应用的响应时间,负载平衡技术则主要用于提高系统的运行性能。主动复制容错的不足之处在于当系统未出错时,系统资源存在一定的浪费,负载平衡技术则不能很好地解决系统出错的情况(虽然负载平衡技术中的迁移技术可以提供一定程度的容错能力)。因此,若将这两种技术相结合,即当系统没有发生错误时,尽量让容错组中的成员执行不同的任务,以提高系统运行效率;当系统发生错误时,帮助系统屏蔽错误,使得系统能够继续运行,这样不仅可以充分发挥两者各自的优势,而且可以弥补两者技术上的缺陷。本论文在以下几个方面进行了探索,并取得了一定的创新性研究成果:(1)在分析基于主动复制容错技术和负载平衡技术现状的基础上,提出基于主动复制容错技术的负载平衡模型,并提出了几种可行的调度方案。该模型可根据系统的当前负载状况,动态调整容错组数和组成员关系,以满足系统吞吐率和可靠性两方面的要求,具有良好适应性和可扩展性。(2)在东南大学已经完成主动复制容错技术的基础之上,实现基于主动复制容错技术的负载平衡的结构模型中的一种任务调度方案。(3)深入分析容错组成员计算能力、任务分配策略、容错组冗余度和任务到达频度对系统性能和任务公平性等方面的影响。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 容错技术的研究现状

1.2.1 一致性问题的定义

1.2.2 容错问题和一致性问题的关系

1.2.3 FLP定理

1.2.4 一致性协议

1.2.5 容错系统的软件实现

1.2.6 容错技术的应用

1.3 负载平衡技术的研究现状

1.4 本论文的主要研究内容

1.5 论文的组成

第二章 模型研究

2.1 系统模型

2.2 基于主动复制容错技术的负载平衡模型

2.2.1 容错组成员管理

2.2.2 容错一致性管理

2.2.3 容错组管理

2.3 负载平衡层的组件模型

2.3.1 负载平衡层的组件及相关服务

2.3.2 动态交互过程

2.4 任务调度结构

2.4.1 集中控制方式

2.4.2 容错组协调方式

2.4.3 容错组间协调方式

2.4.4 三种任务调度结构的定性比较

第三章 负载平衡模型的实现方法研究

3.1 基于主动复制技术的容错系统

3.2 对主动复制容错系统的改进

3.3 对主动复制容错系统的进一步改进

3.4 基于主动复制容错系统的任务调度

3.5 基于主动复制容错系统的负载平衡模型的实现方法

3.5.1 基本通信问题的解决方法

3.5.2 容错组成员初始化流程

3.5.3 重启动过程

3.5.4 容错组管理流程

3.5.5 组成员加入请求的处理流程

3.5.6 失败检测器流程

3.5.7 容错组管理策略

3.5.8 服务器负载策略

第四章 系统实现

4.1 负载平衡层实现

4.2 容错层实现

第五章 系统测试和结果分析

5.1 主动复制容错及其改进系统的性能比较

5.1.1 测试用例

5.1.2 测试结果

5.1.3 测试结果分析

5.2 负载平衡实现系统的性能测试

5.2.1 测试环境

5.2.2 测试结果

5.2.3 测试结果分析

5.3 容错组管理对负载平衡的影响

5.3.1 测试环境

5.3.2 测试结果

5.3.3 测试结果分析

5.4 容错组管理频率对系统吞吐率的影响

5.4.1 测试环境

5.4.2 测试结果

5.4.3 测试结果分析

5.5 系统实现时发现的问题及解决方法

第六章 总结及进一步的工作

6.1 总结

6.2 进一步的工作

致谢

参考文献

本人在攻读硕士学位期间参与的项目

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详细摘要

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发布时间: 2007-06-11

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