一种混合网络下基于优先权的负载均衡调度算法

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随着信息技术的迅猛发展,互联网应用和服务的流量与用户规模与日剧增,巨大的网络流量给在网络上提供各种服务的服务器提出了前所未有的挑战。通过在服务器上配置融合混合多网卡来提升服务器的带宽,是一种既经济又有效的解决方案。现有的Linux内核Bonding技术实现了把多个有线的物理网口聚合为成单一虚拟网口的方法,但在实现接收数据负载均衡时,只是通过ARP协商机制实现静态分配多网口,因此在复杂的网络应用环境下会存在缺陷。针对以上问题,本文在混合网络的情况下,提出一种基于优先级的负载均衡调度算法。1.讨论了负载均衡和高可用性的基本概念和基本原理,分析了服务器交换机的负载均衡技术以及Linux虚拟服务器的调度算法和实现机理。然后重点研究了Linux服务器混合网络环境下的绑定技术和负载均衡技术。Linux的bonding是通过网卡驱动程序之上和数据链路层之下的虚拟网卡软件实现的。通过这种技术,服务器接在交换机上的多个网卡不仅被绑定为一个IP,同时MAC地址也被设定为同一个,进而构成一个虚拟的网卡。虚拟网卡根据特定的算法智能决定由哪个物理网卡进行数据传输来实现负载均衡,以及提高服务器的吞吐量和可用性。2.通过分析研究bonding的内核源码,并对现有的源码进行改进,添加进绑定无线网卡的功能模块函数,使得bonding技术能同时绑定有线网卡和无线网卡并且自带的bonding算法能够适用于混合网络的工作模式。3.在现有的bonding算法上加入了周期性网口流量采样函数。如果发现超过设定的流量阈值,就会自动激活算法对超标网口的传输协议进行检测,根据算法规定的传输协议优先权值进行动态分配数据流量。4.通过对DNSmasq,hostapd以及iptables等技术开源程序的源码改进、参数优化以及兼容性检测,搭建成了一个基于CentOS的混合网络数据通信平台,并在该平台中植入了一套PlayMenu(移动点餐)软件。在该系统平台具有的有线网卡和无线网卡聚合的环境下对算法的性能进行测试。对测试结果进行分析,表明该算法适用于有线网络和无线网络融合在一起的混合网络,能实时获取网口流量和传输协议,根据流量大小和协议优先级快速排序网口流量优先级来实现网络的负载均衡。
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