【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)成為人們工作和生活不可缺少的一部分,隨之而來(lái)的問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器面臨的壓力倍增。通常緩解數(shù)據(jù)壓力的辦法是提高服務(wù)器的硬件性能。然而,這種辦法已經(jīng)無(wú)法滿足快速增長(zhǎng)的需求,目前,業(yè)界更多的方案是采用服務(wù)器集群技術(shù),它的工作原理是通過(guò)局域網(wǎng)或者廣域網(wǎng)將若干臺(tái)單獨(dú)的服務(wù)器互聯(lián)起來(lái),構(gòu)成一個(gè)集群為外部客戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這種集群方案不僅有很強(qiáng)的計(jì)算能力,而且成本低,有良好的擴(kuò)展性與可靠性。本論文通過(guò)研究Linux虛擬服務(wù)器集群中常見(jiàn)的幾種負(fù)載均衡算法,發(fā)現(xiàn)了其中常用的加權(quán)最小連接算法的一些不足,提出了一種更加優(yōu)化的算法,并在該優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上,引入負(fù)載冗余值這一概念,通過(guò)負(fù)載冗余值來(lái)預(yù)防服務(wù)器節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)過(guò)載的情況,從而進(jìn)一步提高服務(wù)器集群的性能。本文的主要內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:(1)介紹了Web服務(wù)器集群概念和負(fù)載均衡技術(shù),并對(duì)LVS集群的三種IP負(fù)載均衡技術(shù)與八大常用算法進(jìn)行了研究與總結(jié)。(2)詳細(xì)分析LVS集群中加權(quán)最小連接算法(WLC)的優(yōu)缺點(diǎn),并針對(duì)算法在權(quán)值分配上的不足,提出一種新的動(dòng)態(tài)權(quán)值優(yōu)化算法,通過(guò)動(dòng)態(tài)改變服務(wù)器權(quán)值使得負(fù)載分配得更加均衡合理。(3)基于動(dòng)態(tài)權(quán)值優(yōu)化算法,提出負(fù)載冗余值這一概念,并給出相應(yīng)的計(jì)算和算法實(shí)現(xiàn)。該負(fù)載冗余值的作用是決定服務(wù)器端是否發(fā)送新計(jì)算出的權(quán)值到負(fù)載均衡器端,從而有效的預(yù)防服務(wù)器節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)刻可能出現(xiàn)的過(guò)載情況。(4)通過(guò)Linux操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)搭建LVS集群平臺(tái),結(jié)合WAS網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試工具對(duì)算法進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,以進(jìn)一步驗(yàn)證兩種改進(jìn)算法的優(yōu)勢(shì)。
【圖文】：

圖 2-1 LVS 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖負(fù)載均衡器(Load balancer)是客戶訪問(wèn)集群的入口，整個(gè)集群通過(guò)負(fù)載均衡器來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)，但其自身無(wú)法直接處理客戶的請(qǐng)求，它的主要作用是將客戶發(fā)出的請(qǐng)求任務(wù)發(fā)送到后端的服務(wù)器集群。外界客戶要想訪問(wèn)集群，只需要訪問(wèn)負(fù)載均衡器的 IP 地址就可以享受服務(wù)，因此他們認(rèn)為自己訪問(wèn)的是一臺(tái)高性能的服務(wù)器。負(fù)載均衡器中的分發(fā)技術(shù)通常都分為兩種：分別是 IP 負(fù)載均衡技術(shù)和基于內(nèi)容的分發(fā)技術(shù)，他們的主要區(qū)別就在于采用 IP 負(fù)載均衡技術(shù)，那么集群中所有的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)都會(huì)保持一致，而采用了基于內(nèi)容的分發(fā)技術(shù)，那么子服務(wù)器節(jié)點(diǎn)將根據(jù)請(qǐng)求的不同來(lái)提供不同的服務(wù)，例如視頻請(qǐng)求會(huì)分發(fā)到專(zhuān)門(mén)處理視頻的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，文本信息請(qǐng)求則會(huì)發(fā)送到提供文本服務(wù)的子節(jié)點(diǎn)上。負(fù)載均衡器通常不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生很大的開(kāi)銷(xiāo)，由于它是運(yùn)行在內(nèi)核中，所以性能上的消

通過(guò)該協(xié)議修改請(qǐng)求報(bào)文頭中的目的地址，源地址和端口信息，可以使得客戶認(rèn)為他們連接的是同一臺(tái)服務(wù)器，，而真實(shí)服務(wù)器同樣也認(rèn)為他們是在與客戶進(jìn)行直接交互[21]。負(fù)載均衡器是整個(gè)集群的入口，因此需要一個(gè) VIP 來(lái)讓外部訪問(wèn)，在收到客戶端發(fā)送的請(qǐng)求后，由于自身并不能處理請(qǐng)求，因此它只能根據(jù)設(shè)定好的相關(guān)算法來(lái)選擇一臺(tái)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，將請(qǐng)求任務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)到該節(jié)點(diǎn)上。后端的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)在處理完分配的任務(wù)后，先將對(duì)應(yīng)的響應(yīng)發(fā)送到負(fù)載均衡器，由負(fù)載均衡器來(lái)將回復(fù)報(bào)文的源地址與端口修改成負(fù)載均衡器的IP地址與端口后，再發(fā)送到客戶IP地址。VS/NAT 的最大的缺點(diǎn)也在這里，由于任務(wù)報(bào)文都要經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡器的轉(zhuǎn)換，負(fù)載均衡器承受的壓力會(huì)太過(guò)于繁重，容易導(dǎo)致整個(gè)集群的性能出現(xiàn)了瓶頸[22]。其體系結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：武漢郵電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP393.09

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本文編號(hào)：2657186