基于QoS请求调度策略的DDS系统研究与实现

摘要

随着计算机网络的不断发展，计算机应用需求也在不断增长且日趋灵活。传统的点对点同步通信模型越来越难以应对这种需求，基于发布订阅机制的通信模型则可以较好满足这一要求。该通信模型以数据本身作为传输的主导因素，它包含两种角色，即发布者和订阅者。发布/订阅者都是通过全局数据空间进行数据交互，并且两者在时间、空间和控制流上都充分地解耦。高度的松耦合提高了系统的可扩展性。事实上，发布订阅的充分解耦也使其能够很好地适应分布式环境自有的异步性。
　　 针对发布订阅机制，OMG国际组织制定了数据分发服务（Data Distribution Service，DDS）规范。该服务规范制定了发布订阅模型的各个要素，并制定了多种QoS参数，但其未规定具体的实现体系结构。目前基于这一规范的实现体系结构有三种，分别是纯分布式、集中式和混合式。
　　 由东南大学GDOC实验室自主研发的基于发布订阅机制的平台采用了集中式的体系结构。该平台采用集中式的信管管理服务器负责维护全局数据空间以及数据转发，其中信管管理服务器这一集中点是系统的性能瓶颈。本文依据DDS服务规范，对该平台进行扩展和改进，将集中式的服务器扩展为服务器群组，并建立了基于QoS的请求调度模型，用以对不同QoS要求的请求在不同服务器间调度迁移，使各请求尽可能满足QoS要求，从而改善系统性能。
　　 本文的主要贡献如下：
　　 （1）基于原有发布订阅平台进行调整和改进，将集中式的信息管理服务器改进为信息管理服务器群组，并引入集中式的信息中心用于存储系统中各信息管理服务器上的当前正在服务主题的分布情况；
　　 （2）针对信息管理服务器群组中新发布主题的服务器选择问题以及大量主题情况下QoS不能满足问题，提出了随机和最大空闲优先的服务器选择策略以及基于QoS请求调度的请求迁移&丢弃策略；
　　 （3）依据DDS规范，实现了基于多信息管理服务器的发布订阅平台，并基于该实现平台进行一系列性能测试，深入分析其功能以及一些参数对性能的影响。

目录

文摘

英文文摘

论文图表索引

第一章 引言

1.1 研究背景

1.1.1 发布订阅体系结构

1.I.2 发布订阅中的服务质量

1.1.3 Data Distribution Service(DDS)

1.1.4 Real-time CORBA简介

1.2 研究现状

1.2.1 发布订阅系统的研究现状

1.2.2 DDS及其相关技术

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织

第二章 基于QoS的请求调度模型建立与分析

2.1 问题描述

2.2 系统模型

2.2.1 前提假设

2.2.2 模型描述

2.3 服务器选择策略

2.4 请求迁移和丢弃策略

2.5 本章小结

第三章 基于QoS请求调度策略的DDS系统的分析与设计

3.1 DDS体系结构的研究

3.2 基于QoS请求调度策略的DDS系统设计

3.2.1 系统框架结构

3.2.2 信息中心

3.2.3 信息管理服务器组

3.2.4 节点代理

3.3 本章小结

第四章 基于QoS请求调度策略的DDS系统的实现

4.1 开发环境及工具

4.2 基于Qos请求调度策略的DDS系统实现方案

4.2.1 系统实现模型

4.2.2 系统主要功能模块

4.2.3 系统主要交互过程

4.3 本章小结

第五章 系统测试与分析

5.1 系统功能测试

5.1.1 测试环境

5.1.2 服务器选择功能测试

5.1.3 请求迁移执行功能测试

5.1.4 请求丢弃执行功能测试

5.2 系统性能测试

5.2.1 测试环境

5.2.2 信息管理服务器规模对请求迁移策略执行时间的影响

5.2.3 主题关联度对请求迁移策略执行时间的影响

5.2.4 信管服务能力/主题服务能力占用度对请求迁移策略的影响

5.2.5 请求迁移策略执行对数据传输的影响

5.2.6 信息管理服务器的阈值设定对性能的影响

5.3 本章小结

第六章 总结及进一步的工作

6.1 总结

6.2 进一步的工作

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文