Web服務(wù)器集群技術(shù)研究.pdf

1、Web應(yīng)用是Internet上一種最重要、最廣泛的應(yīng)用形式，現(xiàn)在越來越多的應(yīng)用采用基于Web服務(wù)器的B/S計算模式。隨著應(yīng)用復(fù)雜性和使用者的增加，Web服務(wù)器的系統(tǒng)容量正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。采用大容量的服務(wù)器替代原有系統(tǒng)會導(dǎo)致巨大的開銷，無法保護原來的投資，而且這種辦法也不是一種真正的解決之道。Web服務(wù)器集群技術(shù)為Web服務(wù)器系統(tǒng)容量的不斷擴展提供了良好的途徑，它將一組Web服務(wù)器通過一定的形式組織在一起，構(gòu)成單一的服務(wù)器映像，以提供強

2、大的服務(wù)能力。這種系統(tǒng)具有較高的性能價格比和良好的系統(tǒng)可靠性，并且能夠通過添加服務(wù)器的方式來不斷擴充系統(tǒng)的容量，因此，Web服務(wù)器集群技術(shù)已經(jīng)成為構(gòu)建大型Web網(wǎng)站系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 目前Web服務(wù)器集群技術(shù)中有一些值得研究的問題。首先，現(xiàn)有Web服務(wù)器集群體系結(jié)構(gòu)存在處理瓶頸，限制了系統(tǒng)的可擴展能力和可靠性，因而不能滿足大型Web集群應(yīng)用的要求。其次，集群負(fù)載分配策略和算法對Web集群系統(tǒng)性能起著關(guān)鍵性的作用。隨著動態(tài)頁面技

3、術(shù)的廣泛應(yīng)用，Web網(wǎng)站的負(fù)載特性變得更加復(fù)雜，現(xiàn)有的算法往往不能適應(yīng)各種不同的負(fù)載條件，因此，有必要研究新的高性能負(fù)載分配算法以滿足各種負(fù)載情況的需要。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS得到基本解決，QoS控制技術(shù)的研究開始向Web應(yīng)用級發(fā)展，因此研究Web應(yīng)用的QoS，特別是Web服務(wù)器集群的QoS，對下一代的Web應(yīng)用具有重要的意義。 針對上述這些問題，本論文就Web服務(wù)器集群中的一些關(guān)鍵性技術(shù)進行了研究，重點研究了Web服務(wù)器集群

4、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、負(fù)載均衡策略與算法和Web服務(wù)器集群環(huán)境下的QoS控制技術(shù)，并取得了以下創(chuàng)新性成果： ◆提出了一種高可擴展的分布式Web服務(wù)器集群體系結(jié)構(gòu)DCA。該體系結(jié)構(gòu)將分配器功能完全分布到每臺后端服務(wù)器上，消除因系統(tǒng)所有負(fù)載經(jīng)單一分配器分配而形成的處理瓶頸，增強集群系統(tǒng)的可擴展能力。同時消除單一分配器對系統(tǒng)可靠性帶來的消極影響。論文對DCA中負(fù)載均衡控制和訪問局部性控制進行了深入的討論，并提出了相應(yīng)的實現(xiàn)策略。此外，還提出

5、了基于改進的DNS機制的兩級DCA體系結(jié)構(gòu)，為進一步提高DCA的可擴展性提供了思路。 ◆提出了一種基于內(nèi)容的動態(tài)負(fù)載分配策略和復(fù)合式局部性識別請求分配算法CLARD。根據(jù)Web服務(wù)器靜態(tài)和動態(tài)兩種頁面提供方式的不同特點，該策略首先通過第七層交換技術(shù)解析HTTP請求負(fù)載的內(nèi)容，識別請求負(fù)載的類別并分別采取不同的方式實施負(fù)載分配。對靜態(tài)負(fù)載的分配側(cè)重考慮訪問局部性控制，以提高緩存命中率，縮短頁面存取時間，提高系統(tǒng)吞吐能力；對動態(tài)負(fù)載

6、的分配側(cè)重考慮負(fù)載均衡控制，將相同URL的負(fù)載均勻分配給每臺服務(wù)器，以實現(xiàn)負(fù)載均衡分配的目的。 ◆提出了一種Web應(yīng)用級QoS的度量和負(fù)載模型建立的方法。論文在分析了各種典型Web應(yīng)用特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS度量的思想，確定Web應(yīng)用級QoS的度量標(biāo)準(zhǔn)和方法。通過應(yīng)用對系統(tǒng)資源消耗的需求和資源保證方式來描述Web應(yīng)用的QoS需求。根據(jù)Web應(yīng)用對系統(tǒng)資源需求隨時間動態(tài)變化的特點，通過測量方式建立Web應(yīng)用周期性的負(fù)載模型

7、。 ◆提出了一種Web服務(wù)器集群系統(tǒng)QoS控制模型。根據(jù)已經(jīng)建立的負(fù)載模型，該控制模型從集群系統(tǒng)和后端服務(wù)器兩個層面實施不同的控制策略。首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸QoS信息和報文內(nèi)容，實現(xiàn)操作系統(tǒng)級報文的區(qū)分接收和發(fā)送處理。通過負(fù)載模型確定不同服務(wù)類的資源需求，分配器確定每臺服務(wù)器上各服務(wù)類預(yù)留的資源量。訪問控制許可機制和資源容器抽象解決了服務(wù)器端不同服務(wù)類的資源分配和管理問題，實現(xiàn)不同服務(wù)類間性能隔離。該模型為SLA級的QoS提供了支持