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基于PID参数模糊自整定的Web服务准入控制

作　者: 石建华
导　师: 汪浩
学　校: 江西师范大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: Web服务准入控制 PID反馈控制 模糊推理 服务器过载
分类号: TP393.09
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


当Web服务器访问量很大时，Web服务器将会面临过载问题。目前，各国研究者从基于中间件技术、语义分析和面向集群等方面对Web服务器过载问题进行研究。准入控制因能有效拒绝过多的访问请求，从而为Web服务器提供了一种有效的保护方式。本文主要研究Web服务准入控制，将反馈控制理论灵活应用到Web服务准入控制，并且将PID控制器应用于Web服务准入控制中。考虑到PID控制器参数始终固定的缺点，引入了模糊控制理论，设计了一个基于Mamdani推理的参数自整定PID控制器，最后将改进的PID控制器应用到Web服务准入控制并且进行了仿真实验。具体来讲，本文研究内容如下：(1)阐述Web服务器基本工作原理，选择Tomcat服务器为实际研究对象，深入了解Tomcat服务器工作流程、体系结构及各组件作用。(2)阐述控制理论基本概念、PID控制器工作原理，针对传统PID控制器的不足，引入模糊控制理论，介绍了参数自整定的PID控制算法。(3)通过研究Web服务器的工作原理，建立基于反馈控制理论的Web服务准入控制机制，该机制以用户期望处理时间与服务器实际处理时间的偏差为输入，以允许进入Web服务器的请求个数为输出，实现了Web服务请求的准入控制。(4)将PID控制器应用于Web服务准入控制机制。针对PID控制器参数固定的不足，设计了一个基于Mamdani推理的PID参数自整定控制器，并且将改进的PID控制器应用于Web服务准入控制机制。(5)使用Matlab对参数自整定的PID控制器进行了有效性验证。使用Java语言实现了参数自整定的PID控制算法，然后以Tomcat为实验对象，通过修改Tomcat源码将参数自整定的PID控制算法植入Tomcat服务器，使用ApacheBench模拟用户发送请求进行Web服务准入控制的仿真实验，采集的实验数据显示PID控制器应用于Web服务准入控制具有较好效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章 绪论  7-13
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 Web QoS 控制研究综述  7-11
  1.3 研究内容及论文结构  11-13
第2章 Web 服务器工作原理  13-18
  2.1 HTTP 协议及工作原理  13-14
  2.2 Tomcat 服务器体系结构  14-18
    2.2.1 Tomcat 目录结构  14-15
    2.2.2 Tomcat 核心功能模块  15-18
第3章 控制理论基础及 PID 反馈控制  18-31
  3.1 经典控制理论基础  18-22
  3.2 PID 控制原理  22-24
  3.3 模糊控制理论基础  24-29
    3.3.1 模糊控制的基本概念  26-28
    3.3.2 模糊控制器的设计过程及特征  28-29
  3.4 模糊自整定 PID 控制算法  29-31
第4章 基于反馈控制的 Web 服务准入控制  31-36
  4.1 Web 服务器系统模型  31-32
  4.2 Web 服务准入控制机制  32-33
  4.3 PID 控制器的设计  33-36
第5章 PID 参数自整定的 Web 服务准入控制  36-46
  5.1 相关概念介绍  36-37
  5.2 Web 服务器控制系统结构图  37-38
  5.3 参数自整定的控制器设计  38-46
    5.3.1 控制器设计算法  38-39
    5.3.2 被控对象及相关参数的确定  39
    5.3.3 模糊化过程  39-43
    5.3.4 模糊推理过程  43-45
    5.3.5 清晰化过程  45-46
第6章 实验过程及结果分析  46-68
  6.1 PID 控制器性能测试  46-50
    6.1.1 模糊控制器的设计  46-48
    6.1.2 系统结构仿真  48-50
    6.1.3 控制器性能比较  50
  6.2 仿真程序设计  50-60
    6.2.1 Tomcat 源码修改  51-57
    6.2.2 PID 控制器的程序实现  57-60
  6.3 性能测试及结果分析  60-68
    6.3.1 测试过程  60-63
    6.3.2 实验数据采集  63-64
    6.3.3 总耗费时间分析  64-65
    6.3.4 吞吐率分析  65-66
    6.3.5 响应时间分析  66-67
    6.3.6 服务时间分析  67-68
第7章 总结与展望  68-70
  7.1 总结  68
  7.2 展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
在读期间公开发表论文（著）及科研情况  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络应用程序
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