虛擬ip建模（虛擬ip設(shè)計是什么）

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于虛擬ip建模的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

• 1、ip網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境和真實環(huán)境的區(qū)別

• 2、ip制作要貼圖嗎

• 3、AR眼鏡為什么受歡迎？

• 4、急 急 急 求一篇關(guān)于《通信網(wǎng)絡(luò)仿真研究》的論文

一、ip網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境和真實環(huán)境的區(qū)別

仿真是對實際網(wǎng)絡(luò)的逐步逼近，如果所有協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)因素都進(jìn)行了精細(xì)建模，那么仿真結(jié)果和實際網(wǎng)絡(luò)的測試結(jié)果應(yīng)該會比較接近，或者趨勢是一致的。

二、ip制作要貼圖嗎

要。根據(jù)查詢相關(guān)公開信息顯示，ip形象平面設(shè)計完成后最好是進(jìn)行三維建模，讓平面形象立體化，配合3D軟件的材質(zhì)、貼圖和動畫系統(tǒng)渲染成型。IP即是指互聯(lián)網(wǎng)IP，意為知識產(chǎn)權(quán)，主要由著作權(quán)、專利權(quán)、商標(biāo)權(quán)等三個部分組成。

三、AR眼鏡為什么受歡迎？

這幾年隨著生活的改變，AR眼鏡也隨之走進(jìn)我們的生活，為什么AR眼鏡這么受歡迎呢？

一、首先我們要了解AR眼鏡是什么？

AR眼鏡可以看作是一臺微型的手機，通過跟蹤眼球視線軌跡判斷用戶處于的狀態(tài)，并且可以開啟相應(yīng)功能，如果需要打電話或者發(fā)短信只需要開啟Google Voice語音輸入信息即可。

二、AR眼鏡的優(yōu)點體現(xiàn)在哪些方面？

1.舒適的佩戴性。這就要求AR眼鏡要盡量的輕薄，按照人體工學(xué)的特點設(shè)計外觀，讓使用者能夠輕松的長時間佩戴。這里要用到的最直觀的參數(shù)就是眼鏡的重量和外形的大小。

2.革命性的交互方式。要想成為顛覆性的下一代計算平臺，必須在最重要的交互一顯示上有革命性的創(chuàng)新。而AR的最大特點就是，不再是在固定空間中的固定顯示屏，整個空間都將成為使用者的3D顯示屏。

3.強大的處理能力。作為計算平臺需要有強大的處理能力，包括對于數(shù)據(jù)和圖形的處理能力，主要參數(shù)是CPU和GPU的性能。

4.較強的續(xù)航能力。作為移動的計算平臺，需要滿足充一次電可以使用較長時間，這樣才能真正成為具有移動性的計算平臺。

5.出色的空間掃描定位與手勢識別功能。這里主要用到的是TOF(TIME OF FLIGHT)模組，TOF技術(shù)利用發(fā)出的信號和接收的信號的時間來定位距離，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行空間建模。

三、基于AR眼鏡的優(yōu)勢，它在我們?nèi)粘Ｉ钪锌梢杂心男┻\用呢？

1.航拍。可以直接把拍攝畫面實時投放在眼前，美麗的風(fēng)景實時展現(xiàn)在眼前，讓熱愛攝影的朋友有一番新的體驗。

2.看電影。在家中看劇看電影徹底解放雙手，只需要用自己最舒服的姿勢躺下。

3.運動。在家中運動時，時常需要跟著手機畫面去配合做動作，但時常因為動作更換而暫停開始，眼鏡的使用就可以省去不必要的麻煩，提高運動效率。

總而言之，AR眼鏡是有極強未來感的科技創(chuàng)新產(chǎn)品，極佳的使用體驗贏得越來越多人的追捧。

四、急 急 急 求一篇關(guān)于《通信網(wǎng)絡(luò)仿真研究》的論文

幫您下了兩篇，希望對您有所幫助哦！祝您愉快！

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題目：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的研究

一、引言

傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）日新月異,各種網(wǎng)絡(luò)方案和協(xié)議日趨復(fù)雜,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日趨龐大,對網(wǎng)絡(luò)研究人員而言,掌握網(wǎng)絡(luò)仿真的重要性是不言而喻的。WSN仿真能夠在一個可控制的環(huán)境里研究WSN應(yīng)用,包括操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,能夠仿真數(shù)量眾多的節(jié)點,能夠觀察由不可預(yù)測的干擾和噪聲引起的難以琢磨的節(jié)點間的相互作用,獲取節(jié)點間詳細(xì)的細(xì)節(jié),從而提高節(jié)點投放后的網(wǎng)絡(luò)成功率,減少投放后的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的仿真工具主要有NS2、TinyOS、OPNET、OMNET++等等。其中TinyOS是專門針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點而研究開發(fā)的。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真簡介

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,單個傳感器節(jié)點有兩個很突出的特點。一個特點是它的并發(fā)性很密集;另一個特點是傳感器節(jié)點模塊化程度很高.上述這些特點使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真需要解決可擴展性與仿真效率、分布與異步特性、動態(tài)性、綜合仿真平臺等等問題。

三、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用仿真工具

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用仿真工具有NS2、OPNET、OMNET++、TinyOS,下面我們簡要介紹它們各自的性能和特點。

3.1 NS2

NS是一種可擴展、以配置和可編程的時間驅(qū)動的仿真工具,它是由REAL仿真器發(fā)展而來.在NS的設(shè)計中,使用C++和OTCL兩種程序設(shè)計語言, C++是一種相對運行速度較快但是轉(zhuǎn)換比較慢的語言,所以C++語言被用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議, 編寫NS底層的仿真引擎; OTCL是運行速度較慢,但可以快速轉(zhuǎn)換的腳本語言,正好和C++互補,所以O(shè)TCL語言被用來配置仿真中各種參數(shù),建立仿真的整體結(jié)構(gòu), OTCL的腳本通過調(diào)用引擎中各類屬性、方法,定義網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?配置源節(jié)點、目的節(jié)點建立鏈接,產(chǎn)生所有事件的時間表,運行并跟蹤仿真結(jié)果,還可以對結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計處理或制圖.NS可以提供有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)中鏈路層及其上層精確到數(shù)據(jù)包的一系列行為仿真。NS中的許多協(xié)議都和真實代碼十分接近,其真實性和可靠性是非常高的。

3.2 OPNET

OPNET是在MIT研究成果的基礎(chǔ)上由MIL3公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件產(chǎn)品。 OPNET的主要特點包括以下幾個方面:(1)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù),對象的屬性可以任意配置,每一對象屬于相應(yīng)行為和功能的類,可以通過定義新的類來滿足不同的系統(tǒng)要求; (2)OPNET提供了各種通信網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的處理構(gòu)件和模塊;(3) OPNET采用圖形化界面建模,為使用者提供三層(網(wǎng)絡(luò)層、節(jié)點層、進(jìn)程層)建模機制來描述現(xiàn)實的系統(tǒng);(4) OPNET在過程層次中使用有限狀態(tài)機來對其它協(xié)議和過程進(jìn)行建模,用戶模型及OPNET內(nèi)置模型將會自動生成C語言實現(xiàn)可執(zhí)行的高效、高離散事件的模擬流程;(5) OPNET內(nèi)建了很多性能分析器,它會自動采集模擬過程的結(jié)果數(shù)據(jù);(6)OPNET幾乎預(yù)定義了所有常用的業(yè)務(wù)模型,如均勻分布、泊松分布、歐蘭分等。

3.3 OMNET++

OMNET++是面向?qū)ο蟮碾x散事件模擬工具,為基于進(jìn)程式和事件驅(qū)動兩種方式的仿真提供了支持。 OMNET++采用混合式的建模方式,同時使用了OMNET++特有的ned(Network Discription,網(wǎng)絡(luò)描述)語言和C++進(jìn)行建模。OMNET++主要由六個部分組成:仿真內(nèi)核庫、網(wǎng)絡(luò)描述語言的編譯器、圖形化的網(wǎng)絡(luò)編譯器、仿真程序的圖形化用戶接口、仿真程序的命令行用戶接口和圖形化的向量輸出工具。OMNET++的主要模型拓?fù)涿枋稣Z言NED,采用它可以完成一個網(wǎng)絡(luò)模型的描述。 網(wǎng)絡(luò)描述包括下列組件:輸入申明、信道定義、系統(tǒng)模塊定義、簡單模塊和復(fù)合模塊定義。使用NED描述網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)生.NED文件,該文件不能直接被C++編譯器使用,需要首先采用OMNET++提供的編譯工具NEDC將.NED文件編譯成.cpp文件。最后,使用C++編譯器將這些文件與用戶和自己設(shè)計的簡單模塊程序連接成可執(zhí)行程序。

3.4 TinyOS

TinyOS是專門針對傳感器研發(fā)出的操作系統(tǒng)。在TinyOS上編程序使用的語言為nesC(C language for network embedded systems) 語言。

nesC語言是由C語言擴展而來的,意在把組件化/模塊化思想和TinyOS基于事件驅(qū)動的執(zhí)行模型結(jié)合起來。 nesC 組件有Module(模塊)和Configuration（連接配置文件）兩種。在模塊中主要實現(xiàn)代碼的編制,在連接配置文件中主要是將各個組件和模塊連接起來成為一個整體。

TinyOS程序采用的是模塊化設(shè)計,所以它的程序核心往往都很小,能夠突破傳感器存儲資源少的限制,這能夠讓TinyOS很有效的運行在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上并去執(zhí)行相應(yīng)的管理工作等。TinyOS的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)組件化編程(Componented-Based Architecture)。TinyOS的組件通?？梢苑譃橐韵氯?硬件抽象組件、合成組件、高層次的軟件組件;硬件抽象組件將物理硬件映射到TinyOS組件模型.合成硬件組件模擬高級硬件的行為.高層次軟件模塊完成控制、路由以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)取

(2)事件驅(qū)動模式(Event-Driven Architecture)。事件驅(qū)動分為硬件驅(qū)動和軟件事件驅(qū)動。硬件事件驅(qū)動也就是由一個硬件發(fā)出中斷,然后進(jìn)入中斷處理函數(shù)。而軟件驅(qū)動則是通過singal關(guān)鍵字發(fā)出一個事件。

(3)任務(wù)和事件并發(fā)模式(Tasks And Events Concurrency Model)。任務(wù)用在對于時間要求不是很高的應(yīng)用中,任務(wù)之間是平等的,即在執(zhí)行時是按順序先后來的,而不能相互搶占,TinyOS對任務(wù)是按簡單的FIFO隊列進(jìn)行處理的。事件用在對于時間的要求很嚴(yán)格的應(yīng)用中,而且它可以占先優(yōu)于任務(wù)和其他事件執(zhí)行。

(4)分段執(zhí)行(Split-Phase Operations)。在TinyOS中由于tasks 之間不能互相占先執(zhí)行,所以TinyOS沒有提供任何阻塞操作,為了讓一個耗時較長的操作盡快完成,一般來說都是將對這個操作的需求和這個操作的完成分開來實現(xiàn),以便獲得較高的執(zhí)行效率。

(5) 輕量級線程(lightweight thread)。輕量級線程(task, 即TinyOS中的任務(wù))按FIFO方式進(jìn)行調(diào)度,輕量級線程之間不允許搶占;而硬件處理線程(在TinyOS中,稱為硬件處理器),即中斷處理線程可以打斷用戶的輕量級線程和低優(yōu)先級的中斷處理線程,對硬件中斷進(jìn)行快速處理響應(yīng)。

(6) 主動通信消息(active message)。每一個消息都維護(hù)一個應(yīng)用層和處理器。當(dāng)目標(biāo)節(jié)點收到這個消息后,就會把消息中的數(shù)據(jù)作為參數(shù),并傳遞給應(yīng)用層的處理器進(jìn)行處理。應(yīng)用層的處理器一般完成消息數(shù)據(jù)的解包操作、計算處理或發(fā)送響應(yīng)消息等工作。

TinyOS操作系統(tǒng)中常用的仿真平臺主要是TOSSIM和Avrora

（1）TOSSIM(TinyOS simulation)是一個支持基于TinyOS的應(yīng)用在PC機上運行的模擬器.TOSSIM運行和傳感器硬件相同的代碼,仿真編譯器能直接從TinyOS應(yīng)用的組件表中編譯生成仿真程序。

（2）Avrora是一種專門為Atmel和Mica2節(jié)點上以AVR單片機語言編寫的程序提供仿真分析的工具。它的主要特點如下：1) 為AVR單片機提供了cycle accurate級的仿真,使靜態(tài)程序可以準(zhǔn)確的運行。它可以仿真片上(chip-on)設(shè)備驅(qū)動程序,并為片外(off-chip)程序提供了有規(guī)則的接口;2)可以添加監(jiān)測代碼來報告仿真程序運行的性能,或者可以在仿真結(jié)束后收集統(tǒng)計數(shù)據(jù),并產(chǎn)生報告;3)提供了一套基本的監(jiān)控器來剖析程序,這有助于分析程序的執(zhí)行模式和資源使用等等;4)Avrora可以用gdb調(diào)試程序;5) Avrora可以為程序提供一個程序流圖,通過這個流程圖可以清楚的表示機器代碼程序的結(jié)構(gòu)和組織;6) Avrora中提供了分析能量消耗的工具,并且可以設(shè)置設(shè)備的帶電大小;7) Avrora可以用來限制程序的最大堆?？臻g,它會提供一些關(guān)于目前程序中的最大的堆棧結(jié)構(gòu),和一些關(guān)于空間和時間消耗的信息報告。

3.5性能比較

TinyOS 用行為建模,可以仿真跨層協(xié)議;仿真程序移植到節(jié)點上,不需要二次編碼。

通過對上述幾種仿真軟件的分析比較,我們可以清楚的看到各個仿真軟件的特點、適用范圍,我們可以根據(jù)研究需要選擇適合的仿真軟件,使得我們的學(xué)習(xí)研究可以事半功倍。

結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)為通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化提供了一種科學(xué)高效的方法。網(wǎng)絡(luò)仿真在國內(nèi)是近幾年才發(fā)展起來的,但在國外網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟,我們應(yīng)該大膽地借鑒國外先進(jìn)技術(shù),促進(jìn)國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)迅速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

【1】于海斌,曾鵬等.智能無線傳感器網(wǎng)絡(luò).科學(xué)出版社,2006,p283～p303,

【2】石懷偉,李明生,王少華,網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)與OPNET應(yīng)用實踐,計算機系統(tǒng)應(yīng)用2006.第3期

【3】李玥,吳辰文,基于OMNeT++地TCP/IP協(xié)議仿真,蘭州交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005年8月

【4】袁紅林,徐晨,章國安,TOSSIM:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境,傳感器與儀表儀器 ,2006年第22卷第7-1期

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集群虛擬服務(wù)器的仿真建模研究

來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：楊建華 金笛 李燁 寧宇

摘要：闡述了集群虛擬服務(wù)器的工作原理和三種負(fù)載均衡方式，通過實例討論了虛擬服務(wù)器的仿真和建模方法，創(chuàng)建了測試和仿真系統(tǒng)性能的輸入和系統(tǒng)模型，并依據(jù)Q—Q圖和累積分布函數(shù)校驗了其概率分布。

關(guān)鍵詞：集群虛擬服務(wù)器負(fù)載均衡仿真建模概率分布

隨著互聯(lián)網(wǎng)訪問量和數(shù)據(jù)流量的快速增長，新的應(yīng)用層出不窮。盡管Intemel服務(wù)器處理能力和計算強度相應(yīng)增大，但業(yè)務(wù)量的發(fā)展超出了先前的估計，以至過去按最優(yōu)配置建設(shè)的服務(wù)器系統(tǒng)也無法承擔(dān)。在此情況下，如果放棄現(xiàn)有設(shè)備單純將硬件升級，會造成現(xiàn)有資源的浪費。因此，當(dāng)前和未來的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不僅要提供更豐富的內(nèi)容、更好的交互性、更高的安全性，還要能承受更高的訪問量，這就需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具有更高性能、更大可用性、良好可擴展性和卓越的性價比。于是，集群虛擬服務(wù)器技術(shù)和負(fù)載均衡機制應(yīng)運而生。

集群虛擬服務(wù)器可以將一些真實服務(wù)器集中在一起，組成一個可擴展、高可用性和高可靠性的統(tǒng)一體。負(fù)載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供了一種廉價、有效和透明的方法建立服務(wù)器集群系統(tǒng)，擴展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬，增加吞吐量，加強網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力。提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。使用負(fù)載均衡機制．大量的并發(fā)訪問或數(shù)據(jù)流量就可以分配到多臺節(jié)點設(shè)備上分別處理。系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高，大大減少用戶等待應(yīng)答的時間。

實際應(yīng)用中，虛擬服務(wù)器包含的真實服務(wù)器越多，整體服務(wù)器的性能指標(biāo)(如應(yīng)答延遲、吞吐率等)越高，但價格也越高。在集群中通道或其他部分也可能會進(jìn)入飽和狀態(tài)。因此，有必要根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)計虛擬服務(wù)器的仿真模型，依據(jù)實際系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)確定隨機變量的概率分布類型和參數(shù)，通過分位點一分位點圖即Q-Q圖(Quaantile-Quantile Plot)和累積分布函數(shù)(Cumulative Distribution Functions)等方法校驗應(yīng)答或傳播延遲等性能指標(biāo)的概率分布，通過仿真軟件和工具(如Automod)事先分析服務(wù)器的運行狀態(tài)和性能特點，使得集群系統(tǒng)的整體性能穩(wěn)定，提高虛擬服務(wù)器設(shè)計的客觀性和設(shè)計的可靠性，降低服務(wù)器建設(shè)的投資風(fēng)險。

1 集群虛擬服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)

一般而言，首先需要在集群虛擬服務(wù)器上建立互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議偽裝(Internet Protocol Masquerading)機制，即IP偽裝，接下來創(chuàng)立IP端口轉(zhuǎn)發(fā)機制，然后給出在真實服務(wù)器上的相關(guān)設(shè)置。圖1為集群虛擬服務(wù)器的通用體系結(jié)構(gòu)。集群虛擬服務(wù)器通常包括：真實服務(wù)器(RealServers)和負(fù)載均衡器(Load Balmlcer)。

由于虛擬服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換方式是基于IP偽裝的，因此對后臺真實服務(wù)器的操作系統(tǒng)沒有特別要求，可以是windows操作系統(tǒng)，也可以是Lmux或其他操作系統(tǒng)。

負(fù)載均衡器是服務(wù)器集群系統(tǒng)的惟一入口點。當(dāng)客戶請求到達(dá)時，均衡器會根據(jù)真實服務(wù)器負(fù)載情況和設(shè)定的調(diào)度算法從真實服務(wù)器中選出一個服務(wù)器，再將該請求轉(zhuǎn)發(fā)到選出的服務(wù)器，并記錄該調(diào)度。當(dāng)這個請求的其他報文到達(dá)后，該報文也會被轉(zhuǎn)發(fā)到前面已經(jīng)選出的服務(wù)器。因為所有的操作都在操作系統(tǒng)核心空間中完成，調(diào)度開銷很小，所以負(fù)載均衡器具有很高的吞吐率。整個服務(wù)器集群的結(jié)構(gòu)對客戶是透明的，客戶看到的是單一的虛擬服務(wù)器。

負(fù)載均衡集群的實現(xiàn)方案有多種，其中一種是Linux虛擬服務(wù)器LVS(Linux Virtual Server)方案。LVS實現(xiàn)負(fù)載均衡的技術(shù)有三種：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(Network Address Translation)、直接路由(Direct Routing)和IP隧道(IP Yunneling)。

網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換按照IETF標(biāo)準(zhǔn)，允許一個整體機構(gòu)以一個公用IP地址出現(xiàn)在Inlemet上。通過網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，負(fù)載均衡器重寫請求報文的目標(biāo)地址，根據(jù)預(yù)設(shè)的調(diào)度算法，將請求分派給后端的真實服務(wù)器；真實服務(wù)器的應(yīng)答報文通過均衡器時，報文的源地址被重寫，把內(nèi)部私有網(wǎng)絡(luò)地址翻譯成合法網(wǎng)絡(luò)IP地址，再返回給客戶，完成整個負(fù)載調(diào)度過程。

直接路由的應(yīng)答連接調(diào)度和管理與網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換的調(diào)度和管理相同，但它的報文是直接轉(zhuǎn)發(fā)給真實服務(wù)器。在直接路由應(yīng)答中，均衡器不修改、也不封裝IP報文．而是將數(shù)據(jù)幀的媒體接入控制MAC(Medium Aceess Control)地址改為選出服務(wù)器的MAC地址，再將修改后的數(shù)據(jù)幀在局域網(wǎng)上發(fā)送。因為數(shù)據(jù)幀的MAC地址是選出的服務(wù)器，所以服務(wù)器肯定可以收到該數(shù)據(jù)幀，從中獲得該IP報文。當(dāng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)報文的目標(biāo)地址在本地的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時，服務(wù)器處理該報文，然后根據(jù)路由表應(yīng)答報文，直接返回給客戶。

IP隧道是將一個IP報文封裝在另一個IP報文中的技術(shù)。該技術(shù)可以使目標(biāo)為某個口地址的數(shù)據(jù)報文被封裝和轉(zhuǎn)發(fā)到另一個IP地址。用戶利用IP隧道技術(shù)將請求報文封裝轉(zhuǎn)發(fā)給后端服務(wù)器，應(yīng)答報文能從后端服務(wù)器直接返回給客戶。這樣做，負(fù)載均衡器只負(fù)責(zé)調(diào)度請求，而應(yīng)答直接返回給客戶，不需要再處理應(yīng)答包，將極大地提高整個集群系統(tǒng)的吞吐量并有效降低負(fù)載均衡器的負(fù)載。IP隧道技術(shù)要求所有的服務(wù)器必須支持IP Yunnehng或lP.封裝(Encapsulation)協(xié)議。

2 集群虛擬服務(wù)器報文延遲的確定

通過一個裝有5臺真實服務(wù)器并使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)Linux虛擬服務(wù)器的實際系統(tǒng)，可以得到有關(guān)請求和應(yīng)答報文的時戳(Time Stamp)文件n根據(jù)這些文件．能夠計算出集群虛擬服務(wù)器的仿真和建模所需數(shù)據(jù)。

為了確定隨機變量分布類型和參數(shù)，應(yīng)該統(tǒng)計下列延遲：(1)從客戶到負(fù)載均衡器的傳播延遲(Transport Delay)；(2)負(fù)載均衡器的應(yīng)答延遲(Response Delay)；(3)從負(fù)載均衡器到真實服務(wù)器的傳播延遲；(4)真實服務(wù)器的應(yīng)答延遲；(5)從真實服務(wù)器到負(fù)載均衡器的傳播延遲；f61負(fù)載均衡器對真實服務(wù)器的應(yīng)答延遲；(7)從負(fù)載均衡器到客戶的傳播延遲。

在實際系統(tǒng)產(chǎn)生的時戳文件中，問接地描述了上述各延遲時間。文件包含的內(nèi)容如下：

當(dāng)一個服務(wù)請求到達(dá)集群虛擬服務(wù)器系統(tǒng)時，即產(chǎn)生帶有惟一序列號的同步請求報文(Synchronized Request Package)，將該報文轉(zhuǎn)發(fā)到某一真實服務(wù)器，同時建立該服務(wù)器與客戶端的連接，每個這樣的連接都帶有惟一的端口號；該服務(wù)器處理通過該連接的確認(rèn)請求報文(Acknowledgement Request Package)，直到服務(wù)器收到結(jié)束請求報文(Finished Request Package)。對每一種類型的請求報文，系統(tǒng)都給予一個相應(yīng)的應(yīng)答報文。因此，在不同的報文時戳文件中，如果兩條記錄具有相同的端口號、報文類型和序列號，則它們是同一個請求或應(yīng)答報文，對相關(guān)的時戳相減即可得到集群虛擬服務(wù)器系統(tǒng)的仿真和建模所需的延遲數(shù)據(jù)。通過所編寫的C++程序即可計算這些延遲。

3 系統(tǒng)仿真模型

上述的集群虛擬服務(wù)器實際系統(tǒng)的仿真模型如圖2所示，在負(fù)載均衡器、各通道、5臺真實服務(wù)器中通過或處理的均為請求或應(yīng)答報文。

4 隨機變量模型的確定

對具有隨機變量的集群虛擬服務(wù)器進(jìn)行仿真，必須確定其隨機變量的概率分布，以便在仿真模型中對這些分布進(jìn)行取樣，得到所需的隨機變量。

4.1 實際虛擬服務(wù)器的延遲數(shù)據(jù)概況

在實際虛擬服務(wù)器的負(fù)載均衡器、各通道和5臺真實服務(wù)器中，對請求和應(yīng)答報文都有一定的延遲。部分報文延遲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。

由表l中的數(shù)據(jù)可見，報文延遲的中位數(shù)與均值差異較大，所以其概率分布不對稱；變異系數(shù)不等于l，導(dǎo)致概率分布不會是指數(shù)分布，而可能是γ分布或其他分布。

4．2 隨機變量的概率分布

圖3為第一臺真實服務(wù)器到負(fù)載均衡器之間的通道報文傳播延遲直方圖，其中t為報文延遲時間，h(t)為報文延遲區(qū)間數(shù)。由圖3可知，通道內(nèi)的報文傳播延遲數(shù)據(jù)近似服從γ分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。

描述γ分布需要兩個參數(shù)：形狀(Shape)參數(shù)α和比例(Scahj)參數(shù)口，這兩個參數(shù)與均值M、方差V之間的關(guān)系是非線性的：

描述對數(shù)正態(tài)分布也需要形狀參數(shù)σ和比例參數(shù)μ，這兩個參數(shù)與均值M、方差V之問的關(guān)系也是非線性的：

式(1)～(4)都可以通過最大似然估計MLE(Maximum Likelihood Estimator)方法或最速下降法(Steepest Descent Method)求出。表2給出了甩這兩種方法求出的從第一臺真實服務(wù)器到負(fù)載均衡器之間通道內(nèi)的報文延遲概率分布參數(shù)。

使用累積分布函數(shù)和Q-Q圖可以校驗并進(jìn)一步確定上述通道內(nèi)報文傳播延遲的概率分布。取用表2中的參數(shù)，可以得到γ分布的累積分布函數(shù)，如圖4所示，其中t為報文延遲時間，F(xiàn)(t)為報文延遲的累積分布函數(shù)。為作比較，實驗分布也畫在該圖中。γ分布和對數(shù)正態(tài)分布的Q-Q圖如圖5所示。

由圖4和圖5可以看出，γ分布較好地擬合了該通道內(nèi)的報文傳播延遲數(shù)據(jù)分布。其他通道報文延遲直方圖也有類似形狀。經(jīng)計算和分析，這些通道的報文傳播延遲概率分布也近似服從γ分布。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)以及相關(guān)的直方圖都難以確定在負(fù)載均衡器和真實服務(wù)器中報文延遲的理論分布。因此，采用實驗分布作為其模型。

5 模型仿真

在建立了圖1所示的集群虛擬服務(wù)器的系統(tǒng)仿真模型并確定了其隨機變量的分布特性后，可以采用由美國布魯克斯自動化公司(Brooks Automation)開發(fā)的仿真軟件Automod輸入該模型，并通過在Automod環(huán)境中編程進(jìn)行集群虛擬服務(wù)器的仿真和分析。

在Automod的仿真過程中，可以直接利用軟件提供的資源(Resource)作為各種報文數(shù)據(jù)處理的單元；系統(tǒng)各部分的報文排隊活動可以直接通過排隊(Queue)實現(xiàn)；建立一個負(fù)載產(chǎn)生器，等效為在Inlemtet上使用虛擬服務(wù)器的客戶。

通過采用Automod的屬性變量(Attribute Variable)可以解決負(fù)載均衡器的雙方向報文處理功能的問題。負(fù)載均衡器使用輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法(Round Robin Scheduling)，即假設(shè)所有真實服務(wù)器的處理性能均相同，依次將請求調(diào)度到不同的服務(wù)器。

驗證仿真模型可以分別在實際虛擬服務(wù)器系統(tǒng)和Automod的仿真模型中從以下兩方面進(jìn)行對比：(1)在負(fù)載均衡器、各個真實服務(wù)器和通道中排隊的應(yīng)答或傳播報文數(shù)量；(2)真實服務(wù)器及負(fù)載均衡器的cPU利用率。例如，當(dāng)使用實際的應(yīng)答或傳播報文延遲數(shù)據(jù)時，在Automod的仿真模型中，如果設(shè)置一個較低的資源量，則在仿真過程中就會發(fā)現(xiàn)大部分的負(fù)載都被堵在真實服務(wù)器的排隊中，即真實服務(wù)器處理報文的能力過低，無法與實際系統(tǒng)的狀況相比；如果設(shè)置一個較高的資源量，則意味著服務(wù)器的并行處理能力增加，真實服務(wù)器的利用率提高，負(fù)載就很少或不會滯留在真實服務(wù)器的排隊中。因此，在Automod中可以根據(jù)實際情況調(diào)整仿真模型的資源量大小。

如果在Automod中增加負(fù)載產(chǎn)生器的負(fù)載產(chǎn)生率，就等效為用戶訪問量增加，通過觀察排隊中的負(fù)載滯留比例，就可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最大處理報文的能力以及系統(tǒng)各部分應(yīng)答報文可能出現(xiàn)瓶頸之處。例如，將負(fù)載產(chǎn)生率增加一倍，雖然系統(tǒng)仍然可以處理所有的報文，但各臺真實服務(wù)器的平均利用率將達(dá)80％左右。顯然，這時系統(tǒng)應(yīng)答報文的“瓶頸”為真實服務(wù)器，有必要在系統(tǒng)中增添一臺新的真實服務(wù)器。

通過一個包括5臺真實服務(wù)器的實際虛擬服務(wù)器系統(tǒng)。收集并計算了仿真和建模的樣板數(shù)據(jù)。依據(jù)系統(tǒng)報文延遲的中位數(shù)、均值、變異系數(shù)和直方圖等，確定了系統(tǒng)隨機變量的概率分布；采用最大似然估計方法和最速下降法，得到了通道概率分布的具體參數(shù)；根據(jù)Q-Q圖和累積分布函數(shù)進(jìn)一步校驗并最終確定通道的概率分布形式。使用Automod軟件進(jìn)行了仿真建模和編程，借助仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)虛擬服務(wù)器的最大處理能力和可能的“瓶頸”之處。通過及時定位系統(tǒng)“瓶頸”，可以有的放矢地進(jìn)一步研究和改進(jìn)系統(tǒng)，有效提高系統(tǒng)性能。所采用的仿真方法也可以用于其他領(lǐng)域的仿真建?；蚍治鲋小?/p>

在仿真模型中，負(fù)載均衡方式和調(diào)度算法還需要進(jìn)一步增加，以便于比較不同的虛擬服務(wù)器系統(tǒng)。樣本數(shù)據(jù)也需要進(jìn)一步擴充，以避免報文延遲的自相關(guān)性。

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