基于云计算服务的弹性负载均衡机制的研究与实现

摘要

云计算是一种基于互联网的超级计算模式，它不仅改变了网络的服务模式，同时也提供了一种新的商业模式。云计算的核心思想是，通过网络将计算资源建立一个资源池，对计算资源池进行统一管理和调度，根据用户的需要对资源进行按需分配。随着网络的访问量和数据流量的快速增长，那么处理能力和计算强度也会增加，单一的服务器不能承担业务的增加，就需要增加硬件的投入，而云计算的目的是节省资源，所以增加硬件将与之违背。弹性负载均衡就是将单个高负载的运算分担到多台节点设备上并行处理，每个节点处理后将结果汇总并返回给用户，这样就提高了系统的处理能力。
　　本文分析了云计算技术在当今研究的背景与意义，从国内外对云计算研究现状分析了云计算的研究现状以及云计算的重要性。对云计算的概念、特征和服务方式做了详细介绍。云计算的关键技术是虚拟化技术，本文分析对比了KVM、Xen和VMware三种比较常见的虚拟化技术，对他们具体虚拟化的实现做了详细介绍。在本文中采用的是KVM虚拟化技术实现底层云平台的虚拟化。
　　通过对静态负载均衡算法的分析，由于静态负载均衡算法对服务器的性能要求一致，所以在本系统中选择了动态的负载均衡算法，对动态负载均衡算法的实现主要是通过监控采集数据，在本文中采用的是开源软件ganglia作为信息的采集、发送和接收。在服务器端接收到了资源负载的信息，通过分析服务器中的虚拟机实现动态的弹性负载资源调度。
　　在本文中底层的云计算平台选用的开源云OpenStack，对OpenStack组件和逻辑架构做了深入的研究，启动虚拟机是云计算平台比较重要的，所以本文详细介绍了在OpenStack中启动虚拟机的过程。在底层实现了物理机的虚拟化，在上层采用了WSO2实现对资源的合理分配，和对资源的弹性和自动伸缩功能的实现。在本文中软件的实现是通过python语言实现的。
　　本文最后对负载均衡的云计算平台进行了测试，验证系统的可行性。通过搭建实验环境和压力测试实现了虚拟服务器的动态迁移，达到了资源的动态负载均衡，实现了云计算平台上的负载均衡。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究的主要内容

第2章 云计算与虚拟化技术

2．1 云计算的概念

2．2 云计算的特征

2．3 云计算的分类

2．3．1 按照服务类型分类

2．3．2 按照服务方式分类

2．4 云计算的三大服务

2．4．1 基础设施即服务

2．4．2 平台即服务

2．4．3 软件即服务

2．5 云计算系统架构

2．5．1 传统计算机体系架构

2．5．2 云计算的体系结构

2．5．3 云计算系统架构与传统计算体系架构对比

2．6 虚拟化技术

2．6．1 虚拟化概念

2．6．2 虚拟化的分类

2．6．3 常见虚拟化技术

2．7 本章小结

第3章 负载均衡算法分析

3．1 概述

3．2 基本算法

3．2．1 轮转均衡算法

3．2．2 加权轮转均衡算法

3．2．3 静态负载均衡算法

3．2．4 动态负载均衡算法

3．3 基于动态负载均衡算法的实现

3．3．1 信息的采集与监控

3．3．2 信息的发送与接收

3．3．3 数据的分析

3．3．4 弹性资源的调度

3．4 本章小结

第4章 基于OpenStack云平台负载均衡的实现

4．1 负载均衡系统总体结构

4．2 IaaS层的OpenStack云平台

4．2．1 OpenStack组成

4．2．2 OpenStack逻辑架构

4．2．3 虚拟机启动过程

4．3 PaaS层负载均衡的实现

4．3．1 WSO2上层的架构

4．3．2 管理中间件

4．3．3 端口映射

4．3．4 弹性和自动伸缩功能的实现

4．3．5 成员的管理

4．3．6 启动wso2elb

4．4 软件实现

4．4．1 软件整体设计

4．4．2 主要模块的具体实现

4．5 本章小结

第5章 系统测试

5．1 物理拓扑结构图

5．2 软硬件配置

5．3 组织架构

5．4 结果分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果