Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Вычислительные машины, системы и сети

Диссертационная работа:

Калашников, Евгений Игоревич. Адаптивные алгоритмы управления распределением нагрузки в многосерверных системах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.15 / Калашников Евгений Игоревич; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Москва, 2010.- 204 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/542

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность исследования.

Развитие и внедрение в повседневную жизнь населения информационных систем обусловило резкое увеличение числа запросов на обработку, увеличение нагрузки на обрабатывающее оборудование (серверы).

Использование высоконагруженных систем, услугами которых пользуется большое количество пользователей, требует применения в качестве аппаратной платформы серверных групп или кластеров. Кластер состоит из нескольких компьютеров, объединенных высокоскоростным соединением. Для пользователей кластер выглядит как один компьютер, а внутри он является разновидностью сети, которая может быть распределенной или локальной.

Важное звено кластера сосредоточено в устройстве или программном обеспечении, распределяющем нагрузку (поток запросов) между компьютерами кластера. Это устройство (программное обеспечение) называется балансировщиком нагрузки. Основной проблемой, связанной с балансировкой, является вопрос о том, как распределять нагрузку наиболее эффективно. Для этого нужно формализировать методику оценки качества работы балансировщика, которая зависит от параметров системы и параметров входного потока запросов.

Поскольку нагрузка на информационные системы будет постоянно расти, задачи балансировки будут приобретать все более важное значение для повышения эффективности информационных систем.

В связи с этим актуальным является проведение исследований, направленных на повышение качества балансировки, путем выявления и устранения недостатков, присущих известным алгоритмам балансировки.

Целью работы является разработка и анализ методов адаптивной балансировки позволяющих повысить качество балансировки нагрузки в многосерверных кластерных системах и эффективность работы таких систем.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

проведен обзор современных методов и средств балансировки трафика и методов анализа и оптимизации современных кластерных систем, позволивший выявить особенности балансировки нагрузки, закономерности и связи между параметрами оборудования и параметрами потока запросов при балансировке, что дало возможность с формул ирвоать задачи работы;

разработана система показателей качества балансировки в кластерах, которые позволяют количественно оценивать параметры кластерной системы в зависимости от результатов балансировки;

разработан комплекс математических моделей для расчета параметров кластерной системы при различных алгоритмах балансировки, учитывающих детерминированную и стохастическую природу потока запросов;

разработан комплекс имитационных моделей для исследования алгоритмов балансировки в случаях, когда построение и применение математических моделей либо невозможно, либо требует существенных упрощений при их построении. Проведено сравнение результатов аналитического и имитационного моделирования, показавшее достаточную точность предложенных методов.

На защиту выносятся:

  1. Модели для расчета характеристик кластерной системы с учетом параметров оборудования, потока запросов и алгоритмов балансировки и распределения нагрузки между серверами;

  2. Методы применения алгоритмов стохастической аппроксимации для решения задач балансировки, учитываюшие специфику работы серверов, как систем массового обслуживания, связанную с необходимостью выполнения условий, обеспечивающих существование стационарного режима работы.

  3. Комплекс имитационного моделирования для расчета параметров систем при различных алгоритмах балансировки.

Научная новизна заключается в том, что выявлены особенности балансировки при стохастической природе входного потока запросов,

позволившие выбрать адаптивный алгоритм и модель для его анализа, основанную на процедуре стохастической аппроксимации, а также в разработке математических моделей для анализа работы многосерверной системы обеспечивающих возможность численно вычислить значения показателей качества работы системы, оптимизировать заданные показатели качества и параметры серверов.

Практическая значимость результатов диссертации состоит в создании комплекса моделей, позволяющих проводить балансировку при случайных изменениях параметров потока запросов, программной реализации адаптивного алгоритма балансировки нагрузки, которая произведена в разработанном для этого моделирующем комплексе. Разработке рекомендаций администраторам систем по настройке оборудования в кластерных системах.

Полученное математическое и программное обеспечение позволяет решать задачи балансировки с учетом реальных свойств входного потока запросов, что повышает практическую значимость результатов.

Достоверность и обоснованность результатов основаны на проведении предварительного анализа свойств исследуемых объектов и использовании его результатов при построении математических моделей, согласованности полученных результатов с известными результатами других авторов и данными о практическом применении при создании реальных систем.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы общей теории систем, теории массового обслуживания, стохастической аппроксимации, теории управления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доказывались и обсуждались на научно-практических конференциях и семинарах, в том числе:

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (Москва 2007г. - 2009г.).

II Международная научно-практическая конференция «Современные информационные компьютерные технологии mcIT-2010» (Гродно, Беларусь, 2010г.).

Публикация. Основное содержание диссертационной работы отражено автором в 7 печатных работах (в том числе 1 публикация в издании, рекомендованном ВАК).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы. Объем диссертации составляет 179 страниц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net