无中心集群下基于进程迁移的负载平衡研究

摘要

如何充分利用系统范围内的资源并使其发挥应有作用是集群系统设计和实现过程中的关键技术之一。负载平衡是实现资源高效利用的重要手段，进程迁移是实现负载平衡的重要支撑技术。 本文以指挥控制系统为背景，该系统要求集群系统具有高可用、高性能、响应快速等特点。针对这些特殊需求，在对现有负载平衡系统分析的基础上，构建了一个基于进程迁移的负载平衡框架。在该框架中，负载平衡是从全局资源共享、协调使用的角度进行的，因此，该框架能够从根本上实现系统资源的平衡使用，提高系统的性能。 为了满足指挥控制系统集群计算对负载平衡的特殊需求，在负载平衡框架设计和实现过程中主要采用如下策略：第一、基于合理选择和定义的资源负载向量指数，框架能够有效地协调多种资源的平衡使用；第二、采用双阈值策略，避免了系统进入颠簸状态；第三、基于进程生命时间的分布特性，选择适合于迁移的进程。 此外，深入研究了进程迁移的关键技术——进程状态的提取与恢复，设计和实现了相关系统调用，简化了进程状态的提取与恢复过程。 最后，通过实验验证了上述研究成果的正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3论文结构

第2章集群系统负载平衡的研究

2.1集群系统

2.2负载平衡

2.2.1概述

2.2.2集群负载平衡框架的建立

2.2.3负载平衡的几个关键问题

2.3本章小结

第3章基于进程迁移的负载平衡框架实现策略

3.1信息策略

3.1.1负载指数的选择

3.1.2双阈值策略

3.1.3负载信息的收集、管理和发布

3.2启动策略

3.3位置策略

3.4选择策略

3.4.1进程生命周期

3.4.2选择策略与进程生命周期

3.5接受策略

3.6本章小结

第4章进程迁移的实现

4.1迁移流程

4.2实现模块的设计

4.2.1进程迁移模块

4.2.2监听进程迁移模块

4.3进程迁移的实现层次

4.4迁移算法的选择

4.4.1 Total-Copy算法

4.4.2 Pre-Copy算法

4.4.3 Demand-Page算法

4.4.4 File Server算法

4.5迁移过程中通信的管理

4.6模块间通信设计

4.6.1底层协议的选择

4.6.2包结构的设计

4.6.3消息的定义

4.7本章小结

第5章进程状态的提取与恢复

5.1概述

5.2进程已打开文件信息的提取与恢复

5.2.1已打开文件信息的提取

5.2.2已打开文件信息的恢复

5.3进程连接信息的提取与恢复

5.4进程虚拟地址空间信息的提取与恢复

5.5进程虚拟内存段信息的提取与恢复

5.5.1进程虚拟内存段信息的提取

5.5.2进程虚拟内存段信息的恢复

5.6进程堆栈信息的提取与恢复

5.6.1系统堆栈信息的提取

5.6.2系统堆栈信息的恢复

5.6.3用户堆栈信息的提取

5.6.4用户堆栈信息的恢复

5.7本章小结

第6章负载平衡实验

6.1实验平台

6.2实验结果

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢