多核系统网络负载均衡的研究与实现

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1、北京交通大学硕士学位论文多核系统网络负载均衡的研究与实现姓名：张文芊申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：丁晓明20071201中文摘要摘要：随着Internet的快速发展和业务量的不断提高，基于网络的数据流量迅速增长，传统的单机服务已经成为瓶颈，无法满足实际应用需求；而网络负载均衡是实现多台服务器协同工作和并行处理的手段，可以极大地提高服务器的性能，充分利用网络资源。本文在分析了负载均衡技术的特点和优势后，基于上述应用背景，在H3C公司的多核防火墙产品及COMWARE软件平台上，实现了四层网络负载均衡。本文介绍了四层网络负载均衡技术在多核防火墙上的设计与实现。通过了解LB技术系统结

2、构和实现原理，分析了LB技术的特点和优势，从四层LB原理和机制、报文转发策略、调度算法、健康性检测以及持续性方法等几方面进行了详细地分析与设计。在设计实现阶段，本着软件工程化的思想，结合课题情况进行了总体设计、需求分析和具体模块的详细设计与实现。最后进行了测试环境的创建、测试用例设计和测试过程的描述，并对测试结果进行了分析。本文的特色在于：针对多核系统的特殊性，结合多核系统的开发规范，我们的系统分为控制平面和数掘平面两部分，控制平面只完成配置工作，数据平面完成转发相关的所有工作，这种设计方案使得系统更具实时性和高效性。在核心模块调度算法的丌发中，为了完成各核的并发访问，采用各核独立调度的设计思

3、想，相比对临界资源加锁操作的传统的实现理念，大大提升了系统性能：在传统的最小连接算法的实现中，由于算法本身原因，选举具有最少活动连接数的实服务器时，可能会导致新加入组的实服务器瞬间受到大流量的冲击，因此我们引入了TCP的慢启动算法理念，对新加入的实服务器进行慢启动保护，最终完成了优化的实现方案。关键词：负载均衡调度算法多核系统软件工程软件测试△曼墨!基△￡!ABSTRACTABSTRACr．WiththerapiddevelopmentofInteractinbusinessandthecontinuousenhancementofnetwork—hascddatatrafficgrowth．

4、thetraditionalstand—aloneserviceshasbecomeabottlenecktomeettheneedsofpracticalapplications；andnetworkloadbalancingistoachievemultipleservel一3workingtogetherandparallelprocessingmeaus，whichcangreatlyimproveserverperformance，andmakefulluseofnetworkresources．Afteranalyzingthecharacteristicsandadvantage

5、sofloadbalancetechnology,underthcbackgrounddescribedabove，weachievetherealizationofthe4thlayerloadbalanceonmulti—corefirewallproductsandCOMWAREsoftwareplatformofH3C．nispaperintroducesthedesignmentandimplementationofthe44Layernetworkloadbalancingtechnologyinmulti—corefirewall．AfterintroducingtheLBsys

6、temframework，thepaper#vesafurtherstudyontheLoadBalanceincludingtheLBprinciple、mechanism、function、packetforwardingstrategy、schedulingalgorithm、healthcheckandpersistencemethod．Intherealizationphaseofdesign，thereagethegeneraldesign、demanddesignanddetaildesignprocedureswiththegoldenruleofsoftwareenginee

7、ringforthegoalofpracticability．Thepaperdescribesofthetestenvironment，testexamples，testprocedureandsimpleanalysisoftestresultsisgiven．Thefeaturesinthispaperare：Againsttheparticularityofmulti-coresystem