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互联网流量的爆发式增长、大规模并发需求、网络服务请求的波动性与相应的数据中心资源利用率以及突发流量,都给网络服务器带来了吞吐量、可用性和负载适应性方面的巨大挑战。在现有的网络服务器由于其结构缺陷不能很好的满足网络服务器的需求时,催生了一种基于虚拟化技术的新型流水线网络服务器体系结构MVMDP(multi-virtual-machine dynamic-pipeline)。该网络服务器基于拆分的思想,将HTTP处理逻辑动态流水线化,其上实现了动态流水线机制,面向请求的可靠性保障机制,并利用虚拟技术提供有效的隔离保障,具有良好的吞吐量和可靠性。
本文在MVMDP的基础上进行优化。一方面,由于MVMDP在面对动态变化的负载时对资源的利用有一定的限制,而虚拟技术恰好提供了灵活的按需资源流动机制,因此本文在MVMDP的基础上实现了动态重构机制,实现服务器的动态伸缩,从而在负载较高时能够满足负载需求,而在负载较低时能够提高资源利用率,减少资源浪费。另一方面,由于MVMDP结构中存在流水级之间数据回传占用大量网络带宽的问题,本文在MVMDP的基础上,实现了重定向机制,大大降低了流水级之间数据传递占用的内部带宽。此外,本文对网络服务器的性能和资源利用率等方面进行了详细的分析。
实验表明,在吞吐量方面,相对于Apache、Flash等常见的网络服务器结构,在没有cache作用的情况下,优化后的MVMDP在其峰值点的响应速率比Apache和Flash分别提升了18%和57%;在有cache作用的情况下,优化后的MVMDP在其峰值点的响应速率比Apache和Flash分别提升了25%和15%。在资源利用率方面,在低负载下,添加动态重构机制的MVMDP比MVMDP原始架构的资源利用率最多提升了两倍。