空闲服务能力动态负载均衡算法的研究

摘要

现阶段，网络的越发普及，随之而来的是网络访问量的爆发性增长，使网络服务器要承受更大的访问压力。面对这些压力，服务提供商们不断提出有效的解决方案。起初，网络环境中使用一台服务器来处理客户端发送的请求。但是高昂的升级和维护费用以及硬件升级的限制，使得单台服务器这种解决方案显得越来越不能满足实际的需求。于是服务提供商们提出了构建服务器集群的方案。集群技术就是用多台服务器组合在一起对外提供相同的服务，将并发请求分发给多个服务器共同处理，这种方案毫无疑问要比单台服务器的解决方案有更高的可用性和扩展性。
　　在集群技术中主要采用的是LVS（Linux Virtual Server，Linux虚拟服务器）集群系统。本文主要分析了LVS集群系统的体系结构，三种IP负载均衡技术的工作模式，对比了这三种工作模式的优缺点，并详细的阐述了LVS集群系统中的八种负载均衡算法。在这些理论知识的基础上，分析了现今LVS集群系统常用的WLC（Weighted Least Connection，加权最少连接数）算法，这种算法能够根据节点当前的连接数和事先设定的权值来分配请求。但随着业务访问量的数量逐渐地增多，各个业务占用系统资源的差异也越来越大的情况的出现，WLC算法的不足也逐渐显现。
　　本文在加权最少连接数算法的基础上提出了空闲服务能力（Idle Service Ability，ISA）动态负载均衡算法。该算法综合考虑了服务器节点的空闲负载能力、性能和请求连接数等因素，由负载均衡器决定将新到来的请求发送给哪一台节点去处理。在实验环境中，通过构建集群系统，对ISA算法和WLC算法的性能进行了测试。结果表明，ISA算法能够有效改进负载均衡的性能，该算法在处理并发请求连接数达到100-600个的情况下，相比于WLC算法在平均响应时间方面的提升率可达到4％-11%。这说明，ISA算法在请求数逐渐增多的情况下，负载均衡的效果变得越好。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1集群技术的研究现状

1.2.2负载均衡技术的研究现状

1.2.3 Linux虚拟服务器的研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 LVS集群系统的简介

2.1 LVS集群系统的体系结构

2.2 LVS集群的IP负载均衡技术

2.2.1基于网络地址转换的虚拟服务器

2.2.2基于IP隧道的虚拟服务器

2.2.3基于直接路由的虚拟服务器

2.2.4三种IP负载均衡技术的对比

2.3 LVS负载均衡的算法的简介

2.4本章小结

第3章 空闲服务能力动态负载均衡算法的设计

3.1加权最少连接数负载均衡算法的分析

3.2 ISA算法的整体设计思想

3.2.1负载均衡器端模块

3.2.2真实服务器端模块

3.3 ISA算法的设计

3.3.1性能评估模块

3.3.2端口监听模块

3.3.3权值的计算模块

3.3.4空闲负载值信息传送模块

3.4本章小结

第4章 空闲服务能力动态负载均衡算法的性能测试

4.1 LVS集群系统的构建与配置

4.1.1负载均衡器的配置

4.1.2服务器节点的配置

4.1.3 WAS测试工具的配置

4.2测试结果分析

4.2.1测试结果

4.2.2测试结果分析

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢