虚实结合网络实验服务端负载均衡的改进研究与实现

摘要

本课题是国家科技支撑计划重点项目“虚拟实验教学环境关键技术研究与应用”(No.2008BAH29B00)的延伸子课题。目前，虚拟实验和实物实验已经整合在一个网络实验平台下，整个实验平台可以提供5大类共80多个实物实验和虚拟仿真实验。本文对原有的LVS(Linux Virtual Server)负载均衡集群进行了架构上的改进，并提出了基于遗传优化神经网络的负载调度算法，构建了一个稳定可靠的负载均衡服务集群。
　　在内容安排上，本文首先叙述了课题的研究背景及意义，并对现有的负载均衡技术进行了分析。接着在第二章中，重点介绍了虚实结合网络实验平台的整体系统架构。第三章简要介绍了虚拟服务器集群相关技术并简述了原有系统的架构和算法实现原理。第四章分析了原有架构和算法的缺陷并设计了改进的集群架构，提出了新的负载调度算法。第五章通过三组测试探究了算法改进和架构改进以及两者同时改进各自对集群系统性能的影响，说明了新结构和算法的优越性。最后一章节对主要工作进行了总结，并对今后的工作进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 虚实结合实验的意义

1．1．2 浙江大学电工电子网络实验室

1．2 负载均衡技术

1．2．1 负载均衡的发展历史

1．2．2 负载均衡的实现方式

1．3 论文的主要工作和章节安排

第2章 虚实结合实验平台系统架构

2．1 虚拟实验系统设计

2．1．1 虚拟实验系统架构

2．1．2 系统工作流程

2．2 虚拟实验计算节点设计实现

2．3 数据转发模块设计实现

2．3．1 为什么使用Twisted

2．3．2 数据转发模块原理及实现

2．3．3 进程池

2．4 本章小结

第3章 原负载均衡服务集群架构及算法设计

3．1 Linux虚拟服务器的简介

3．1．1 LVS集群的类型

3．1．2 LVS负载调度方法

3．2 原虚实结合实验平台的负载均衡集群架构设计

3．3 原虚实结合实验平台的负载均衡集群算法设计

3．3．1 基于预测模型的动态负载均衡算法

3．3．2 神经网络预测模型

3．3．3 预测模型的实现

3．4 本章小结

第4章 负载均衡集群架构及算法设计改进

4．1 负载均衡集群架构改进

4．1．1 原负载集群架构缺陷

4．1．2 改进架构设计

4．1．3 改进架构实现

4．2 负载均衡服务集群算法改进

4．2．1 原负载均衡算法的不足

4．2．2 负载均衡算法的改进——GABP模型

4．2．3 改进负载均衡算法的实现

4．3 本章小结

第5章 系统性能测试与分析

5．1 测试前的准备

5．1．1 测试平台

5．1．2 服务器集群部署

5．1．3 真实服务器负载能力测试

5．2 预测能力对比测试

5．2．1 样本获取

5．2．2 两种预测模型测试结果

5．3 多负载均衡服务集群方案测试结果与分析

5．3．1 原负载均衡服务系统测试

5．3．2 只改进架构不改进算法的系统测试

5．3．3 只改进算法不改进架构的系统测试

5．3．4 GABP的系统测试

5．3．5 四种系统的性能对比结果分析

第6章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 未来展望

参考文献

作者简历

作者在攻读硕士期间发表及录用的论文