臺灣博碩士論文加值系統

隨著網際網路的普及與快速成長，許多企業及個人透過網路發展電子商務及多樣化的網站系統以提昇服務層次並加強與使用者的往來關係。因而如何建構出服務不中斷的網路環境並改善在面對大量使用者連線時的服務效能，是在建構網路服務時所不能忽略的重要課題。從現行的文獻與技術中可了解，透過多台伺服主機以叢集(Cluster)架構的規劃方式，能有效避免傳統上單一伺服器因毀損而無法提供服務的問題，並能由負載平衡(Load Balancing)的機制來提升整體的服務效能。
本論文整合負載平衡機制中Linux Virtual Server及URL Rewrite的方式，透過連接多部個人電腦形成叢集之環境，運用Java、Perl技術與特性在Linux的系統上，設計與實作出叢集機制下的負載平衡伺服器主機。在論文中尚提出兩種組合式的叢集式網站架構，及一個考量伺服器效能和封包延遲時間的分配策略，以即時動態監控的方式來對伺服器的失效備援、使用者需求的繞送重導、伺服器的擴充和安全防護上提供一簡單的解決方案，並經由壓力測試工具來對我們所提出的方法作一有效的驗證。

Due to the growth and popularity of Internet, many corporations and users develop their e-commerce service and web applications to upgrade their business services through communication networks. Therefore, to design a Non-disruptive network environment while facing lots of users’ connection in a network is a very critical research issue.
In this thesis, we integrate Linux Virtual Server and URL Rewrite in load balancing mechanism and we connect several personal computers to create a cluster environment. Moreover, we perform Java and perl technique in a Linux System to design and implement a load-balance server in Cluster mechanism. This thesis also propose two types of cluster web architectures and an allocation strategy considering server’s performance and packet delay in order to provide a simple and easy solution for server’s high available, using real-time dynamic monitoring, routing redirection of user’s request, and servers’ expansion and safety. Finally a stress tool is provided to demonstrate our proposed methods.

摘　要 I
英文摘要 II
誌　謝 III
目　錄 IV
圖索引 VII
表索引 X
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與動機（Background and Motivations） 1
1.2 研究目的（Purpose） 1
1.3 論文架構（Paper Structure） 2
第2章 文獻探討 3
2.1 關於叢集（About Cluster） 3
2.2 關於負載平衡（About Server Load Balancing） 4
2.2.1 Client-based 實現負載平衡的架構 5
2.2.2 DNS-based 實現負載平衡的架構 7
2.2.3 Dispatcher-based 實現負載平衡的架構 9
2.2.4 Server-based 實現負載平衡的架構 11
2.3 Linux Virtual Server 13
2.3.1 Virtual Server via Network Address Translation 14
2.3.2 Virtual Server via IP Tunneling 15
2.3.3 Virtual Server via Direct Routing 16
2.3.4 HA容錯處理(High Available Fail-over) 18
2.4 Apache及URL rewrite模組 20
第3章 系統設計 22
3.1 系統架構 22
3.1.1 負載平衡伺服器主機的設計 24
3.1.2 DNS結合Linux Virtual Server via NAT的策略 27
3.1.3 DNS、NAT結合URL Rewiter的策略 29
3.2 伺服器效能與封包回應時間的排程策略 31
3.2.1 Load History Queue在伺服器效能的考量 31
3.2.2即時封包偵測在網路傳輸狀態的考量 34
3.2.3依伺服器效能與封包延遲時間的排程演算法則 36
3.3叢集中監控備援策略 38
3.3.1動態監督代理人 38
3.3.2狀態偵測代理人 39
3.3.3伺服器備援代理人 40
第4章 系統實作 43
4.1 系統控制的介面 43
4.2 基本系統服務 44
4.3負載平衡機制 46
4.4監控及備援機制 48
第5章 實驗與結果分析 51
5.1 壓力測試工具與模組 51
5.2 負載平衡演算法的測試 53
5.2.1 負載平衡演算法的測試環境 53
5.2.2 負載平衡演算法的測試結果 55
5.3 伺服器架構的測試環境 57
5.3.1 伺服器架構的測試環境 57
5.3.2 伺服器架構的測試結果 59
5.4結果分析 61
第6章 結論與發展方向 66
參考文獻 67
作者簡介 70

中文部份
[1] 李錫捷，陳伯文，“代理人架構下分散式平行運算平台之設計與建構”，元智大學資訊管理學系碩士班碩士論文，民國90年。
[2] 柳美貞，“在NT上的PVM 環境之工作自動分派系統” ，國立台灣大學資訊工程研究所碩士論文，民國89年。
[3] 姜美玲，黃銘毅，“叢集式系統以時間為基礎之排程法與以瞭解服務內容之需求分配平台的研究與製作” ，國立暨南國際大學資訊管理研究所碩士論文，民國92年。
[4] 孫雅麗，吳建陞，“設計與實作叢集式網站服務架構下以內容為基礎的交換模式國立台灣大學資訊管理研究所碩士論文”，民國90年。
[5] 許銘財，朱延平，“利用DDNS技術增進虛擬伺服器之效能-以網頁伺服器為例” ，國立中興大學應用數學研究所資訊組碩士論文，民國91年。
[6] 雷欽隆，楊家雄，“高效能之動態網頁負載平衡演算法” ，國立台灣大學電機工程研究所，民國90年。
[7] 楊竹星，袁嘉尚，“在伺服器叢集架構上建立以內容分級之資源管理機”，國立中山大學資訊工程訊究所碩士論文，民國90年。
英文部分
[8] Apache Http Server Project , http://httpd.apache.org/ , 1999-now.
[9] Anderson T. E., Culler D. E., and Patterson D. A., “A case for NOW (Networks of Workstation) ”, IEEE Micro, pp. 54-64, February 1995.
[10] Andresen D., Yang T., and Ibarra O. H. “Towards a scalable distributed www server on workstation clusters,” In Proc. of 10th IEEE Intl. Symp. Of Parallel Processing (IPPS’96), pp. 850-856, April 1996.
[11] Baentsch M., Baum L., and Molter G., “Enhancing the Web’s Infrastructure: From Caching to Replication,” IEEE Internet Computing, Vol. 1, No. 2, pp. 19-27, Mar-Apr.1997.
[12] Bestavros A., Crovella Mark, Liu Jun, “Distributed Packet Rewriteing and its Application to Scalable Web Server Architectures,” Proc. 6th IEEE Int’l Conf. Network Proctocols, IEEE Computer Soc. Press, vol. 1, pp. 290-297, Los Alamitos, Calif, October 1998.
[13] Brisco T., “DNS Support for Load Balancing, ” RFC1794, Rutgers University, April 1995.
[14] Cardellini V., Colajanni M., and Yu P.S., “Dynamic Load Balancing on Web-server Systems,” IEEE Internet Computing, vol. 3, no. 3, pp. 28-39, May 1999.
[15] Cardellini V., Colajanni M., and Yu P.S, “Redirection Algorithms for Load Scharing in Distributed Web-Server System”, Proc. 19th IEEE Int’l Conf. Distributed Computing System, IEEE Computer Soc. Press, pp. 528-535, Los Alamitos, Calif., May 1999.
[16] Chad Yoshikawa, Brent Chun, Paul Eastham, Amin Vahdat, Thomas Anderson, and David Culler. “Using Smart Clients to Build Scalable Services,” In USENIX’97 Proceedings, 1997. http://now.cs.berkeley.edu/.
[17] Cherkasova L., “Achieving Load Balancing and Efficient Memory Usage in A web Hosting Service Cluster,” HP Lab Report No. HPL-2000-27, 2000.
[18] Cherkasover L., “FLEX:Load Balancing and Management Strategy for Scalable Web Hosting Service,” IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC 2000), pp. 8-13, July 2000.
[19] Cisco local director. Cisco Systems, Inc. http://www.cisco.com/warp/public/751/lodir/index.html , 1998-now.
[20] Fox A., Gribble S., Chawathe Y., and Brewer E. A., “Cluster-Based scalable network services,” Proceedings of Symposium on Operating System Principles, pp. 78-91, October 1997.
[21] High-availability linux project. http://www.linux-ha.org/, 1998-now.
[22] Kwan T. T., McGrath R. E., and Reed D.A., “Ncsa’s world wide web server: Design and performance, ” IEEE Computer, pp. 68-74, Novermber 1995.
[23] Linux Virtual Server project，http://www.LinuxVirtualServer.org/ , 1998-now.
[24] Postel J., “INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL, ” RFC792 Rutgers University, September 1981.
[25] Rekhter Y., Moskowitz B., Karrenberg D., Groot G. J. de and Lear E., “Address Allocation for Private Internets, ” RFC1918, Rutgers University, February 1996.
[26] The Beowulf Project，http://www.beowulf.org/ , 2000-now.
[27] TurboLinux Inc., “TurboLinux Cluster Server 8 User Guid” http://www.turbolinux.com/products/tlcs8/docs/user_guide/, 2003-now.
[28] Zhang W., Shiyao Jin, Quanyuan Wu, “Scaling Internet Services by LinuxDirector,” IEEE International conference for Parallel & Distributed Processing, vol. 1, pp. 176-183. May 2000.