企业服务器集群系统的负载均衡问题研究

发布时间：2020-09-11 22:06

　　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。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TP368.5
【部分图文】：

信息化系统,钢铁公司,逻辑层次

东北大学硕士学位论文构如图1.1所示[3]。第l章绪论图 1.1某钢铁公司信息化系统逻辑层次图 Fig.1.1Informationsystem， 5logiclayersofthecomPany从图1.1可以看到，该主干网络构建了一个MES终端和六个集群系统，分别是数据库服务器集群、应用服务器集群、小型机集群、ERP集群、MES集群和PCS集群。前三个分别用于存储数据、参数设定和计算任务的处理执行等;ERP负责企业资源的规划管理:MES负责三条冷轧线的制造执行管理;PCS则是三条冷轧线的PLC系统。该钢铁公司已经为整个信息化系统建设了约60公里的千兆光纤主干网，建成了2500平米的中心机房。系统共配备了3套双机热备的企业级服务器、8台企业级服务器、12台部「〕级服务器、2套企业级数据交换设备，网上运行工作站约1000多台。.2集群系统的难点由于集群系统的优越性能，国内外各大研究机构及企业都在集群的研究与应用方面进行了探索。美国 DEC(DigitalEquipmentCo印oration)公司最早开发的 VMScluster系统，技术较成熟

集群体系结构

所谓 DNs(DomainNameSystem)轮询技术就是利用域名服务器实现服务器间负载均衡I5]。最早基于DNS的原型系统是NCSA的WEB服务器系统l6，刀。采用DNS轮询技术的Web集群体系如图1.2所示。升地址1服务器。工r地址。图1.2基于DNS的WEB集群体系结构 Fig.1.2ThestructureofwebelusterbasedonDNS其优点是实现简单、适用范围广，但是这种方法的均衡粒度过大。若一个网段内负责域名解析的DNS向服务器集群的DNS进行了一次域名解析，它就会缓存该结果，在该缓存项的有效时间内，对于所有对该域名的解析请求它都会返回缓存中的IP地址，而不会再度查询。因而在此时间段内，所有来自该网段的服务请求就会发送到同一台服务器上。如果缩短DNS缓存项的有效期，那么就会因域名解析请求频繁而占用人量的网络带宽，而且还可能带来其它的一些问题。更为危险的是如果其中一台服务器以外停一4一

调度模型,钢铁公司,负载均衡,任务调度

符合企业集群系统竞争协作的工作模式。对该钢铁公司的三条冷轧线构建调度模型，得到一个多层次负载均衡调度模型，如图3.4所示。在该钢铁公司三条冷轧线的多层次调度模型中，n=3，即该模型共分3层:第1任务调度层直接面向工作站，若干个工作站又以调度组的方式执行上层传达的任务(如酸洗、镀锌等)，任务的分配调度由组中的1台调度服务器执行，工作站负载信息的收集则由调度组中的信息中心负责;第2任务调度层有3个任务调度组，分别代表该钢铁公一29一

【参考文献】