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企业服务器集群系统的负载均衡问题研究

作　者: 李涛
导　师: 钱晓龙
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 服务器集群技术负载均衡多Agent系统黑板理论负载均方差
分类号: TP368.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着企业规模的扩大,生产线和部门数在不断增加,企业内部信息的共享与交流变得越来越重要。信息的不流通使一些部门成为“信息孤岛”,直接造成该部门执行能力减弱,与其它部门的协作性变差,最终导致生产效率低下。为了避免发生这一现象,企业信息化势在必行。然而信息化引发信息流负载量的大幅增加,给服务器带来巨大压力。目前最有效的解决手段是服务器集群技术,而集群系统的核心就是实现服务器间的负载均衡。本文以某钢铁公司的信息化工程为背景,对企业集群的负载均衡进行了深入探讨。国内外负载均衡的研究大多局限于对算法和策略的提出及改进上,很大程度上限制了负载均衡性能的继续提升；加上企业网络呈现多层次和任务约束特性,仅靠负载均衡算法和策略已显得力不从心。因此,本文提出构建负载均衡系统,用系统的方式来解决企业网络的层次性问题。由于企业层次之间存在协作与竞争关系,系统中引入多Agent解决其调度问题。首先以负载均衡的模型为基础,针对企业网络的特点,构建出四元组的负载均衡调度系统,有效的提高了系统效率；其次,研究多Agent理论,将其黑板理论应用到企业集群的负载均衡调度系统,增强了企业服务器集群系统的协作协调性；并针对系统的核心——评估与决策Agent进行了算法设计,它结合最少连接和加权轮转算法的优点,具有更小的负载均方差。最后设计仿真系统,验证所设计的多Agent负载均衡系统实现了集群系统的负载均衡分配问题；通过进一步的对比测试发现,相对于轮转算法和最少连接算法,该算法具有更小的负载均方差,能够更有效地均衡企业服务器集群中各节点的负载。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 集群系统的难点  10-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
  1.4 本文主要工作及论文结构  14-15
第2章负载均衡理论  15-25
  2.1 负载均衡概念  15-17
    2.1.1 负载均衡定义  15-16
    2.1.2 负载均衡的研究内容  16-17
    2.1.3 负载均衡的主要影响因素  17
  2.2 负载均衡算法  17-22
    2.2.1 负载均衡算法分类  17-20
    2.2.2 负载均衡算法的基本步骤  20-22
  2.3 负载均衡衡量指标  22-23
  2.4 典型负载均衡算法性能总结  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章企业服务器集群的负载均衡建模  25-41
  3.1 集群系统的负载均衡调度模型分析  25-28
    3.1.1 负载均衡问题描述  26-27
    3.1.2 目标函数与约束条件  27-28
  3.2 企业服务器集群系统的负载均衡调度模型建立  28-37
    3.2.1 企业集群系统的网络环境  29-31
    3.2.2 企业集群系统的用户任务描述  31-32
    3.2.3 企业集群系统的负载评价  32-34
    3.2.4 企业集群系统的调度策略  34-37
  3.3 企业集群系统在某钢铁公司的应用及其优势  37-39
  3.4 本章小结  39-41
第4章基于多AGENT的企业负载均衡体系  41-57
  4.1 多Agent系统  41-47
    4.1.1 Agent定义  41-42
    4.1.2 Agent的体系结构  42-44
    4.1.3 多Agent系统的特点  44-45
    4.1.4 多Agent的关键技术  45-47
  4.2 企业服务器集群的负载均衡调度系统  47-52
    4.2.1 基于多Agent的企业服务器集群负载均衡调度系统  47-49
    4.2.2 系统基本假设  49-50
    4.2.3 系统参数与数据格式定义  50-52
  4.3 企业多Agent集群系统中的算法设计  52-55
    4.3.1 状态监测Agent实现  52-53
    4.3.2 评估与决策Agent实现  53-55
  4.4 本章小结  55-57
第5章企业负载均衡系统的仿真设计与分析  57-65
  5.1 负载均衡性测试  57-60
    5.1.1 同构环境下的负载均衡测试  57-58
    5.1.2 异构系统中的负载均衡测试  58-60
  5.2 三种算法的负载均衡比较  60-63
  5.3 本章小结  63-65
第6章总结与展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71

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