虚拟机集群负载均衡的研究

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互联网时代的到来推动了网络计算模式的转变,从并行计算、分布式计算、网格计算发展到了云计算。面对云计算的到来,虚拟化技术似乎成为云计算的得力助手,使云计算具有了更高的灵活性、可扩展性、低成本、绿色节能、动态部署等特性。而云计算属于服务计算范畴,在实际应用中体现为一种基于web的服务,目的是让用户按需付费,同时减少了传统在硬件、软件和专业技能上的投资。面对大量用户使用云计算环境,其负载均衡便具有重要意义,通过构建负载均衡集群提供高质量服务,资源平均化分布,尤其对于不同硬件性能的机器,既能够最大化利用资源又不超过最大负载而导致宕机。传统的负载均衡实现方法包括了Linux虚拟服务器(Linux Virtual Server,简称LVS),其使用负载均衡技术将多台服务器组成一个虚拟服务器集群,还有DNS轮转。LVS为满足快速增长的网络访问需求提供了一个易于扩展、可用性高并且价格低廉的解决方案。但它是一种静态负载均衡的开源软件,运行于Linux操作系统之上,很多著名的负载均衡器生产厂商都是将其嵌入到了硬件里面实现静态轮转负载均衡。鉴于此,国内很多机构都对动态负载均衡做了相关研究,其动态特性是通过不断反馈和修正服务器静态权值实现的,从而形成动态变化的权值,并随着服务器性能变化而变化,有效均衡服务器集群。云计算的出现打破了传统的负载均衡的实现手段,本文提出的负载均衡想法是:负载均衡本是为云计算服务,但在为其服务之时又在利用云计算动态可扩展的特性和动态负载均衡负载实时反馈的特点实现更为灵活的负载均衡系统对外提供服务。由于对服务器负载没有一个标准的定义,本文通过加权服务器资源包括CPU使用率,RAM使用率,还有服务器性能参数包括服务器响应时间,连接数,进程数等给出了服务器负载的形式化定义,并通过大量实验数据给出比较合理的权值组合来定义服务器负载。本文还通过加入不同反馈时间,在不同算法中寻找最优的组合,从而对负载的定义进行深入研究。最后结合虚拟化技术提出一种新的构建可伸缩服务器集群的方法,其应用价值广泛,并充分说明了云计算时代网络服务的可扩展性在实际应用中具有重要意义。
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