基于PID参数模糊自整定的Web服务准入控制

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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。
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