虚拟服务集群环境中负载分发的研究与改进

摘要

随着Internet的发展,基于虚拟服务的集群技术被提出来,以满足人们对可伸缩、高可用服务的需求.LVS给出了基于IP层的集群负载均衡调度方法,然而在负载分发可靠性方面存在不足.该文在对虚拟服务实现机制进行研究的基础上,详细分析了LVS虚拟服务调度的关键技术,提出了一种改进的双机协同负载分发方案.为了细化系统的失效检测,将检测模块集成到调度系统中,在任务级实现对调度器可用性判断.在集群工作过程中,调度器保存了客户端和真实服务器之间的连接信息,当主调度器发生硬件或软件失效时,备份调度器尽可能在原有连接信息的基础上进行任务接替.主调度器工作过程中,实时地将保存连接信息的Hash表内容通过增量方式发送到备份调度器,而在主调度器恢复工作时将备份调度器Hash表整体做反方向复制.通过注册高优先级协议的方式屏蔽备份调度器默认的ARP和TCP/IP协议,在链路层实现Hash表内容的增量备份.该文构建了一个可运行的虚拟服务集群系统,在嵌入式实时操作系统VxWorks上实现了高可靠性的虚拟服务负载分发方案.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究进展

1.2.1负载调度方法

1.2.2研究现状

1.3本文工作及组织

1.3.1本文工作

1.3.2本文组织

第二章虚拟服务实现机制

2.1 NAT方式虚拟服务

2.1.1 NAT基本原理

2.1.2 NAT方式虚拟服务

2.2 IP隧道方式虚拟服务

2.3直接路由方式虚拟服务

2.4三种方法优缺点比较

2.4.1三种IP负载均衡技术优缺点

2.4.2 NAT方式

2.4.3隧道方式

2.4.4路由方式

2.5虚拟服务调度算法

第三章LVS虚拟调度服务

3.1 Linux Netfilter

3.1.1 Linux网络数据结构

3.1.2 NetFilter体系结构

3.2 LVS实现机制

3.2.1内核报文修改

3.2.2核内外数据交互

第四章虚拟服务负载分发改进及实现平台

4.1 LVS负载分发

4.1.1双机协同调度模型

4.1.2 Heartbeat工作原理

4.2负载分发改进

4.2.1改进原因

4.2.2改进方法

4.3 VxWorks网络体系

4.3.1协议栈及NetBufLib结构

4.3.2 MUX和OSI网络模型

4.3.3协议层与MUX接口

4.3.4数据链路层与MUX的接口

4.4 VxWorks环境报文获取

4.4.1 etherLib函数方式

4.4.2 ipFilterLib函数方式

4.4.3注册协议方式

第五章虚拟服务负载分发实现

5.1开发环境

5.2 NAT方式

5.2.1报文截获

5.2.2存储结构

5.2.3存储池管理

5.2.4防火墙

5.2.5校验和

5.2.6调度算法

5.3路由方式

5.3.1自定义协议

5.3.2 ARP问题

5.4 机协同负载分发

5.4.1信息备份

5.4.2任务切换

5.5存储

5.5.1存储方式

5.5.2集中式存储

5.6测式

5.6.1系统配置

5.6.2功能测试

5.6.3性能测试

第六章总结与展望

6.1本文总结

6.2展望

参考文献

致谢