非均匀访存集群中负载均衡系统的设计与实现

摘要

在非均匀访存集群下，处理器访问内存的时间取决于它们的相对位置，它访问远端内存比本地内存花费的时间多。与此同时，应用程序如果没有显示地指定进程在哪些处理器上运行，进程在处理器之间的迁移就会降低缓存的命中率，进而降低应用程序的性能。
　　本论文研究项目是非均匀访存集群中的负载均衡系统，该项目是在非均匀访存的架构下，根据用户提交的作业请求分配主机硬件资源。用户的请求包括CPU资源，内存资源和作业分发策略，其中CPU资源请求包含资源的类型，大小，选择范围和资源是否独占；内存资源请求包括内存大小，必须本地内存或者可以远端内存；作业分发策略指在任务作业内部和作业之间是集中分布还是均匀分布。系统会满足用户的请求，在集群中选择最合适的主机资源分配给作业，并将作业硬绑定到资源上，提高用户应用程序性能，节省资源成本。
　　本论文中设计和实现了用户输入模块、拓扑信息收集模块、标记可用资源模块、作业分发策略模块、调度策略传播模块和日志模块。用户输入模块中用户提交包含资源请求的作业、查询作业和主机相关情况；拓扑信息收集模块会收集集群中所有主机的硬件资源，包括CPU资源和内存资源；标记可用资源模块中通过建立索引结构，提升资源查找效率；作业分发策略模块是选择最佳匹配的主机资源分配给作业，满足用户对于作业分布集中的要求，降低缓存丢失延迟，或者满足用户对于作业分布均匀的要求，避免资源过度竞争；调度传播策略模块将集群中主机分层，大大提高了调度策略的传播速度；日志模块负责记录作业的运行状态信息和系统的运行信息，跟踪系统状态诊断异常。
　　本系统经过测试，结果证明负载均衡系统中作业资源分配满足了用户对于CPU资源和内存资源的请求，并且根据作业分发策略实现了作业的集中分布或者均匀分布。同时系统也满足了可用性，健壮性和可扩展性的要求，具有较高的实用价值。

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第1章 绪论

1.1课题背景和研究目的

1.2与本课题有关的国内外研究状况

1.3 论文的主要工作内容

1.4 论文的组成

第2章 负载均衡系统需求分析与总体设计

2.1 系统业务需求

2.2 系统功能需求

2.3 系统非功能需求

2.4 系统总体设计

2.5 本章小结

第3章 负载均衡系统详细设计

3.1 系统详细设计

3.2 用户输入模块设计

3.3 拓扑信息收集模块设计

3.4 标记可用资源模块设计

3.5 作业分发策略模块设计

3.6 调度策略传播模块设计

3.7 日志模块设计

3.8 负载均衡系统配置设计

3.9 本章小结

第4章 负载均衡系统实现

4.1 系统架构实现

4.2 用户输入模块实现

4.3 拓扑信息收集模块实现

4.4 标记可用资源模块实现

4.5 作业分发策略模块实现

4.6 调度策略传播模块实现

4.7 日志模块实现

4.8 本章小结

第5章 负载均衡系统测试

5.1 系统测试的环境

5.2 系统功能测试结果分析

5.3 系统非功能测试结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢

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