一种基于反馈机制的负载均衡改进算法研究

摘要

“负载均衡”技术是一种先进的技术，能够有效解决网络负荷分布不均匀问题。通过适当的负载均衡算法，将任务请求合理的分配给网络中所有的服务器，同时将大量的数据流量分配给多条网络链路共同分担，充分利用网络资源，提高网络的可用性、可扩展性和灵活性等等。
　　 负载均衡种类多样。一个优秀的负载均衡策略既要有适当的负载均衡算法，还要有有效的检测网络负载状态的手段。目前，单一的负载均衡算法基本难以满足要求，需要将多种算法结合使用。负载均衡技术在集群中也有重要的应用，尤其是对于大型网站使用的Web集群具有重要的意义。
　　 采用基于反馈机制的负载均衡算法，必须考虑采样周期。理想状态下，采样间隔时间越短效果越理想。但是过于频繁的采样同样会给系统增加负担。通过对预测理论和预测方法的学习与研究，能够认识到，可以预先使用负载预测策略来估计服务器的负载状况，智能地预测接下来一段时间内的网络负载状态，然后再采用相应的策略来分配任务请求。由此可以适当地降低采样率，缓解系统压力。
　　 本文以随机动态算法为基础，结合负载预测并加入修正因子，提出一种负载均衡改进算法。该算法有效提升了负载均衡性能，并延长了采样周期，进而缓解了系统的压力。该算法兼顾当前及以后一段时间的负载状态，综合考量；在网络各主机存在差异的情况下，效果尤为显著。兼顾和差异是其中心思想。另外，该算法适用范围广泛，可以灵活的根据实际需求进行伸缩。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究应用现状

1.3 课题研究的内容、目标及步骤

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目标

1.3.3 研究步骤

第2章 负载均衡技术基础

2.1 负载均衡技术基本理论

2.1.1 负载均衡技术的产生背景

2.1.2 负载均衡技术的基本概念

2.2 负载均衡技术分类

2.2.1 软/硬件负载均衡

2.2.2 本地/全局负载均衡

2.2.3 更高网络层次上的负载均衡

2.2.4 链路聚合技术

2.3 负载均衡算法策略

2.3.1 负载均衡基本算法

2.3.2 网络状态检验方式

2.4 负载均衡基本方案

2.4.1 DNS负载均衡

2.4.2 代理和反向代理负载均衡

2.4.3 NAT负载均衡

2.4.4 混合型负载均衡

2.5 集群技术

2.5.1 集群及集群负载均衡

2.5.2 集群技术分类

2.5.3 带负载均衡策略的Web服务器应用集群系统

2.5.4 集中收敛

2.5.5 集群负载均衡的主要优点

2.6 本章小结

第3章 时间序列的理论与方法的研究

3.1 预测方法分类

3.1.1 定性预测

3.1.2 定量预测

3.2 负载预测基础

3.2.1 回归分析

3.2.2 时间序列及其实例

3.2.3 平稳时间序列

3.2.4 各类线性模型的性质

3.2.5 模型识别——确定线性模型的类别、阶数

3.2.6 平稳时间序列的预报、递推预报法

3.3 基于时间序列的服务器负载预测

3.3.1 基本预测模型

3.3.2 自回归模型(AR)

3.3.3 滑动平均模型(MA)

3.3.4 自回归滑动平均模型(ARMA)

3.4 本章小结

第4章 结合负载预测的负载均衡改进算法研究

4.1 负载均衡方案的应用需求及设计要求

4.1.1 负载均衡方案应用需求

4.1.2 负载均衡方案评价指标

4.1.3 负载均衡方案设计要求

4.2 负载均衡设计方案

4.2.1 加权算法策略

4.2.2 权值计算

4.2.3 采样周期

4.2.4 衡量服务器负载状态的主要参数

4.2.5 延迟算子

4.2.6 差分运算

4.2.7 用延迟算子表示差分

4.3 负载均衡方案整体进程

4.3.1 负载预测的建模

4.3.2 随机动态算法

4.3.3 结合负载预测的负载均衡改进算法

4.3.4 负载均衡进程基本步骤

4.3.5 过载迁移

4.4 负载均衡方案总体流程

4.5 设计总结

第5章 负载均衡仿真实验

5.1 实验环境

5.2 仿真工具

5.2.1 NS2的功能模块

5.2.2 NS2的现有仿真内容

5.2.3 NS2仿真的基本过程

5.3 实验过程及结果

5.3.1 实验仿真过程

5.3.2 实验结果统计

5.4 实验总结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢