基于uri的web负载分配机制的-研究和实现

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1、1绪论1．1研究背景Intemet的快速增长使得对基于WEB的应用快速的膨胀。人们每天的工作生活对WEB的依赖越来越大，比如在电子商务，电子政务方面。人们通过在线的基于WEB电子商店进行在线的电子购物，在公司，人们通过基于WEB的工作系统流进行协助作业。因此，企业的信息系统服务越来越多的转移到基于WEB的模式上。这些越来越庞大的应用需求，需要通过越来越强大的WEB服务系统能力来满足【Ml。因此WEB服务系统的性能表现在基于庞大WEB应用的生活和商务活动中起到越来越重要的作用。在这种大型的WEB服务中，经常会出现访问量激增的情况。在这种情形下，

2、网络连接数在很短的时间内迸发，造成网络严重阻塞，服务器响应时间迅速提高，甚至造成服务器系统的不稳定。网漫长的响应时间会让用户对当前的WEB服务失去信心，有时候用户会放弃正在访问的页面。所以高性能、高效率的WEB服务系统是提高WEB服务质量(WEBQos)的重要部分，使得能赢得用户的满意度和信心。一个由单点服务器组成的WEB服务系统很容易会造成服务瓶颈和单点故障。此外，一台服务器只能处理有限的用户请求而不能扩展需求。所以解决这种增长的处理能力的需求，根本的解决办法就建立由多台服务器组成的集群环境来代替单机的性能增强[41。当用户的数量激增，WE

3、B服务规模膨胀，我们就需要建立一个具有强大处理能力的WEB集群服务环境【51．一个WEB集群系统通常由一个或者以上的前端负载分配服务器和多个后端的WEB应用服务器组成。前端服务器主要负责接受请求和转发请求，后端服务器主要负责处理请求。因为前端服务器的负载转发是按照一定的规则进行处理的，所以，在WEB集群中，负载均衡的管理控制在WEB集群的性能表现中起到重要的作用。在当前的理论研究和生产环境的产品研发中，负载均衡、负载管理都是国内外研究的重点。1．2WEB集群负载分配的研究现状负载均衡是集群系统正常工作的核心部分，其主要目的是把任务合理地分配到

4、集群的各个节点，使各节点均衡地负载，以实现整个系统的均衡负载，保证系统的处理能力和服务质量嘲。当前有越来越多的学术研究和商业方案投入到WEB集群的领域阴。由于负载分配规则在WEB集群技术中的核心性，这方面的研究大部分都集中在负载均衡、负载分配这些个主题。陆11l当前的这些WEB集群分配算法中【11．m，我们大概把它们划分为内容绑定分配算法和基于内容分配的算法。前者在客户端发送一个HTTP请求之前，先建立了一个TCP连接。而后者贝lJ可以在与客户端建立完整的TCP连接后，获取更多数据包的信息，包括会话1D，Cookies，URI等等信息。同时，

5、集群服务器的负载均衡策略可以大概分为静态策略和动态策略。静态策略以章文嵩博士盼LVS为代表，不考虑真实节点的实际负载情况【141，而动态的负载均衡策略则要考虑当前实际负载。近几年的研究工作也主要是对动态负载均衡的研究，基于DNS的动态负载均衡算法是研究的热点之一，文献【lsl中由DNS得到服务器节点的相关负载信息，进行负载均衡。但这种方式要求DNS不断地和各服务器节点通信，增加了网络的通信量，而文献116'弓}入了一种新的负载描述方法，这种方法可以在必要的时候才进行负载状态的通信，但计算量比较大。主流的WEB负载均衡技术主要有反向代理负载均衡

6、、基于NAT的负载均衡技术和反良代理等。目前，负载均衡的基本算法主要有：轮询调度(RouIld_—RobinSchedMing)【171；加权轮询谒度(WeightedRound--RobinScheduling)；最小连接调度(Least—ConnectionScheduling)；加权最小连接调度(WeightedLeast—ConnectionScheduling)：基于局部性的最少链接(Localit)f—BasedLeastConnectionsScheduling)；带复制的基于局部性最少链接(Locality--BasedLea

7、stConnectionswithReplicationScheduling)：日标标地址散射调度(DestinationHashingScheduling)；：源地址散列调度(SourceHashingScheduling)等。负载均衡既有基于硬件的产品，也有采用软件来实现。在服务器和外部网络问安装负载均衡器大部分属于工作在OSI模型的二到四层之间。硬件实现的负载控制器灵活性不强，成本昂贵，不能支持更优化的负载均衡策略和更复杂的应2用协议。在实际的生产环境中，很多现有的具有负载均衡的WEB应用程序服务器有Tomcat,WebSphere，B

8、EAWcbLogic等等。1．3存在的问题当前，大多数生产环境的产品(比如mMWEBPHERE)都是基于比较简单的静态分配策略，结合轮询算法，这种方案转发效率高，但