遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中Web服務(wù)器的請(qǐng)求調(diào)度算法研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，特別是萬維網(wǎng)的迅猛發(fā)展，使基于Web的遠(yuǎn)程控制技術(shù)成為遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域新的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。在基于Web的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，Web服務(wù)器是關(guān)鍵部件之一，直接影響著遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能否快速、準(zhǔn)確、可靠地完成控制任務(wù)。而且，隨著光纖、新一代交換機(jī)等寬帶技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)速越來越快。與之相對(duì)，Web服務(wù)器逐漸成為基于Web的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的性能瓶頸。Web服務(wù)器性能的提升主要依靠提高硬件性能和改進(jìn)Web服務(wù)器軟件的請(qǐng)求調(diào)度

2、算法。為了提高Web服務(wù)器的硬件性能，人們開始把多核處理器應(yīng)用于Web服務(wù)器。多核處理器在Web服務(wù)器中的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)Web服務(wù)器軟件的運(yùn)行環(huán)境，也產(chǎn)生了新的請(qǐng)求調(diào)度問題。因此，本課題提出了適用于多核Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求調(diào)度算法，并對(duì)多核Web服務(wù)器的建模、多核Web服務(wù)器的“乒乓”效應(yīng)等問題進(jìn)行了研究。所做主要工作如下:
　　 (1)建立了多核Web服務(wù)器的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型。在對(duì)Web服務(wù)器的研究過程中，為了分析Web服務(wù)器的

3、性能，已經(jīng)出現(xiàn)了許多使用排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)理論或Petri網(wǎng)理論對(duì)Web服務(wù)器建立的數(shù)學(xué)解析模型。但是這些已建立的Web服務(wù)器的性能模型大多是針對(duì)單核處理器的。因此，本課題在詳細(xì)分析Web服務(wù)器動(dòng)態(tài)請(qǐng)求處理過程的基礎(chǔ)上，依據(jù)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)理論，建立了多核Web服務(wù)器的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型。該排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型使用泊松過程請(qǐng)求流作為輸入流，但也對(duì)自相似請(qǐng)求流的情況進(jìn)行了討論。
　　 (2)研究了多核處理器的“乒乓”效應(yīng)問題。多核處理器在一個(gè)芯片上集成多個(gè)處理器

4、核心的同時(shí)，也改變了處理器的緩存結(jié)構(gòu)。多核處理器往往有多級(jí)緩存，這樣就產(chǎn)生了緩存一致性的問題。而緩存的一致性問題往往會(huì)引起處理器核心之間的“乒乓”效應(yīng)，這會(huì)嚴(yán)重影響多核處理器的性能。本課題在對(duì)現(xiàn)有操作系統(tǒng)的線程調(diào)度算法和典型的片上多核處理器的緩存結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)之上，嘗試使用操作系統(tǒng)提供的進(jìn)程/線程硬親和性的方法消除多核處理器的“乒乓”效應(yīng)問題。為了驗(yàn)證此方法，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了此方法的有效性。
　　 (3)提出了

5、多核Web服務(wù)器中的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求調(diào)度算法。在對(duì)Web服務(wù)器動(dòng)態(tài)請(qǐng)求處理過程進(jìn)行深入研究之后，為了消除多核處理器中存在的“乒乓”效應(yīng)問題，在充分考慮了動(dòng)態(tài)請(qǐng)求服務(wù)時(shí)間的分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本課題提出了針對(duì)多核Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求調(diào)度算法。新的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求調(diào)度算法先對(duì)動(dòng)態(tài)請(qǐng)求進(jìn)行分類，然后進(jìn)入不同的動(dòng)態(tài)請(qǐng)求隊(duì)列，而且將為同一類動(dòng)態(tài)請(qǐng)求提供服務(wù)的服務(wù)線程分配至同一個(gè)處理器核心以避免“乒乓”效應(yīng)。此外，為了保持各處理器核心之間的負(fù)載均衡，使用遺傳算法規(guī)