2006年至2011年间，学校共承担各级各类科研项目2059项，其中国家级项目77项，省部级项目394项；科研经费达6.1亿元；教育部2014年高等学校科技统计数据显示，兰州交大为省内科研经费过亿的两所高校之一。全校教师共发表学术论文7738篇，其中被SCI、EI、ISTP三大检索收录1008篇，出版教材、专著255部；通过鉴定的科技成果123项，申请专利51项；获省部级以上成果奖80项。2000年以来，承担了涵盖国家973计划项目、国家863计划项目、国家自然基金项目、国家科技支撑计划项目等在内的30多项重大科研课题。先后获得甘肃省科技进步一等奖8项，甘肃省自然科学一等奖1项，甘肃省十五十大科技成果1项，军队科技进步一等奖1项，中华工商联科技进步奖一等奖1项，铁道部科技进步特等奖2项、中国物流与采购联合会科技进步奖一等奖1项，全国铁路重大科技成果特等奖1项，国家自然科学奖二等奖1项，国家科学技术进步奖二等奖2项，国家科学技术进步奖一等奖2项，获国家科技奖励最高荣誉——国家科学技术进步特等奖1项。 早在1978年，学校就有6项科技成果获全国科学大会奖。学校参加的“汉江斜腿刚构薄壁箱形钢梁桥设计”1983年获国家优质工程金质奖章；1985年获得国家科技进步一等奖。兰州铁道学院机械系郭光辉教授主持研制的“水轮机转轮随形磨削机”被评为1994年甘肃省十大科技成果之一，该成果成功运用于刘家峡水电厂，该项成果于1996年获国家技术发明奖三等奖。学校化工学院研制的“植物源生物农药”研究成果获国家科技进步三等奖一项。2002年学校主持完成的“运筹学在铁路运输中的应用”获中国运筹学应用二等奖。2007年，兰州交大科研人员在世界范围内首次提出绿色镀膜，兰州交通大学科研项目“超大容积高端汽车灯具镀膜系列装备与工艺研发及产业化”荣获国家科学技术进步奖二等奖。2013年，兰州交通大学研发的全国首套自主知识产权全电子计算机联锁系统通过欧标安全认证。兰州交通大学自主研发的LDJL-IV全电子计算机联锁系统顺利通过了英国劳氏铁路有限公司的安全认证，取得了安全等级最高的SIL4认证证书，具有完全自主知识产权。 学校立足于轨道交通特色学科发展、人才培养和科学研究，并充分利用办学优势开展继续教育和网络教育，为建设“交通特色的多学科协调发展的高水平研究型大学”、为国家轨道交通建设和地方经济发展贡献力量。 馆藏资源 截止2013年12月31日，图书馆馆藏图书达229.2万余册，其中纸质图书180万余册，电子图书49.2万册，声像资料3.5万余件。有中外文期刊4000余种，24个中外文网络数据库。 学术期刊 兰州交通大学主办的《兰州交通大学学报》是面向国内外公开发行的综合性学术刊物，是中国科技核心期刊，曾获全国高校学报编辑质量奖、CUJA综合数据库质量奖、教育部“全国优秀高校学报”奖、 甘肃高等学校优秀学术期刊、中国学术期刊数据规范(CAJ－CD)执行优秀奖。该刊是美国《数学评论》(MR)、德国《数学文摘》(ZM)的收录用刊，是《中国科学引文数据库》、《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊，是《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》、《万方数据资源系统数字化期刊群》、《中国核心期刊(遴选)数据》、《中文科技期刊数据库》等全文收录期刊。《兰州交通大学学报》分自然科学辑和社会科学辑。自然科学辑主要刊登通信、自动控制、电气工程、计算机科学与技术、土木工程、建筑学、材料科学与工程、机电与动力工程、环境科学与工程、交通运输与工程、石油化工、基础科学、交叉学科等方面的学术论文；社会科学辑主要刊登哲学、经济学、法律、文学艺术、高等教育学、管理科学、信息科学、与交叉学科研究等方面的学术论文。 尚德、励志、博学、笃行尚德：《易经.坤卦》，“地势坤，君子以厚德载物”（地势舒展，君子取法于地，以深厚的德行来成就事业）。“厚德”即广厚之德，犹如“大德”；大地具有广厚之德，气势厚实和顺，故能载生万物。与此相对应，君子应增厚美德，容载万物。中华民族对于“道德”有着无比的崇敬。品德，是施教者和受教者必修的课程。只有每个人尚德，我们才可以形成善良、友好、互敬、互爱、互助的良好团队，我们才可以拥有高尚的人格、美好的情操、和谐的个性。励志：巴斯德说：“立志是事业的大门。”王安石说：“世之非常、奇伟、诡怪之观，常在于险远，非有志者不能至也。”诸葛亮讲“志当存高远”。立志也就是使一个人从大地上站立起来。从懵懵懂懂中清醒过来，从浑浑噩噩中悔悟过来从芸芸众生中凸现来。生活不能没有目的，人生不能没有方向‘立志’，就是给人生一个目的，一个方向，他的智慧、情感和意志沿着既定的方向驶向既定的目的。《大学》有言：“知止而后能定，定而后能静，静 而后能安，安而后能虑，虑而后能得。”这个止，就是人生的至善境界，生活的目的，它是使人高大的 东西，支撑人的价值和尊严的东西。并且，人因为有了这个生活的支撑点，他比过去任何时候更有力量焕发出蓬蓬勃勃的生命活力，他的智慧得以进一步开掘，他的情感得以进一步丰富，他的意志得以进一 步坚定。大智产生大勇，大勇无所畏惧，志坚无往而不胜。博学：《礼记·中庸》十九章有云：“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。”这说的是为学的几个层次，或者说是几个递进的阶段。“博学之”意谓为学首先要广泛的猎取，培养充沛而旺盛的好奇心。好奇心丧失了，为学的欲望随之而消亡，博学遂为不可能之事。“博”还意味着博大和宽容。惟有博大和宽容，才能兼容并包，使为学具有世界眼光和开放胸襟，真正做到“海纳百川、有容乃大”。因此博学乃能成为为学的第一阶段。越过这一阶段，为学就是无根之木、无源之水。“笃行：“笃”有忠贞不渝，踏踏实实，一心一意，坚持不懈之意。只有有明确的目标、坚定的意志的人，才能真正做到“笃行”。以“博学笃行”为校训，并非只取“博学”和“笃行”四字，而是包括“审问、慎思、明辨”在内的。审问”为第二阶段，有所不明就要追问到底，要对所学加以怀疑。问过以后还要通过自己的思想活动来仔细考察、分析，否则所学不能为自己所用，是为“慎思”。“明辩”为第四阶段。学是越辩越明的，不辩，则所谓“博学”就会鱼龙混杂，真伪难辨，良莠不分。“笃行”是为学的最后阶段，就是既然学有所得，就要努力践履所学，使所学最终有所落实，做到“知行合一”。由“博学”而“笃行”是一个内在统一、相联互动的过程。 《求索无疆》黄河滚滚激流奔淌我们在这里扬帆起航满载着青春梦想胸怀天高志广尚德 励志 我们自信坚强通往知识的海洋 我们乘风破浪北山苍苍挺拔脊梁我们在这里学习成长沐浴着阳光雨露誓做中华栋梁博学 笃行 我们谱写华章开创未来的辉煌 我们求索无疆 位于甘肃省武威市西关街皇台路102号，中国旅游标志之都，这里是五凉古都、河西走廊的重镇、马踏飞燕出土地，中国葡萄酒城，鸠摩罗什待十七年的千年古城武威（汉武帝表扬大将霍去病的武功军威而设）。,2010年12月由兰州交通大学与武威市委、市政府联合创办的兰州交通大学直属学院，是兰州交通大学向河西走廊发展的重要一环。
1、结构工程、防灾减灾及防护工程、现代结构理论学科
2、岩土工程学科
3、桥梁与隧道工程学科
4、土木工程建造与管理学科
中国科学引文数据库（CSCD）分为核心库和扩展库，其中，核心库期刊:669种(以*号为标记); 扩展库期刊:378种。CSCD已被中国科学院院士主席团指定为中国科学院院士推选人查询库，被国家自然科学基金委员会列为国家杰出青年基金申请项目、基金资助项目后期绩效评估、国家重点实验室评估等指定查询库。
A
* Acta Mathematica Scientia * Applied Mathematics.series B:A journal of Chinese universities
* Acta Mathematica Sinica.English Series 癌变.畸变.突变 * Acta Mathematicae Applicatae Sinica * 癌症 * Acta Mechanica Sinica 安徽大学学报.自然科学版 * Acta Pharmacologica Sinica 安徽农业大学学报.自然科学版 * Advances in Atmospheric Sciences 安徽农业科学 * Algebra Colloquium 氨基酸和生物资源 B
* Biomed Environl Sci * 北京理工大学学报 半导体光电 * 北京林业大学学报
半导体技术 * 北京师范大学学报.自然科学版 * 半导体学报 北京医学
爆破 北京邮电大学学报 爆破器材 * 北京中医药大学学报 * 爆炸与冲击 表面技术
北方交通大学学报 * 冰川冻土 * 北京大学学报.医学版 * 兵工学报 * 北京大学学报.自然科学版 * 兵器材料科学与工程 * 北京工业大学学报 * 病毒学报 * 北京航空航天大学学报 * 波谱学杂志 北京化工大学学报 玻璃钢/复合材料 * 北京科技大学学报
C
* Cell Research 蚕业科学 * Chem Res Chin Univ 草地学报 Chin Ann Math B 草业科学 * Chin Geograph Sci * 草业学报 * Chin J Aeronaut 测绘科学 * Chin J Astronomy Astrophysics * 测绘学报 * Chin J Cancer Res 测井技术 * Chin J Chem Eng 测控技术
* Chin J Lasers B 茶叶科学 * Chin J Mech Eng 长安大学学报.自然科学版 * Chin J Nuclear Physics 长江科学院院报 * Chin J Oceanol Limnol * 长江流域资源与环境 * Chin J Polym Sci 肠外与肠内营养 * Chin Phys * 沉积学报 * Chin Phys Lett 沉积与特提斯地质 * Commun Theor Phys * 成都理工学院学报 * 材料保护 城市规划汇刊 * 材料导报 城市环境与城市生态 * 材料工程 * 传感技术学报 * 材料科学与工程 * 传感器技术 材料科学与工艺 纯粹数学与应用数学 * 材料热处理学报 磁性材料及器件
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E* Entomologia SinicaF * 发光学报 分子植物育种 防灾减灾工程学报 * 粉末冶金技术 * 纺织学报 * 福建林学院学报 飞行力学 * 福建农林大学学报.自然科学版 * 非金属矿 福建师范大学学报.自然科学版 * 分析测试学报 福州大学学报.自然科学版 * 分析化学 * 辐射防护 * 分析科学学报 * 辐射研究与辐射工艺学报 分析试验室 * 腐蚀科学与防护技术 分析仪器 * 复旦学报.医学版 * 分子催化 * 复旦学报.自然科学版 分子科学学报 * 复合材料学报 G* 干旱地区农业研究 * 功能高分子学报 * 干旱区地理 古地理学报 * 干旱区研究 * 古脊椎动物学报 * 干旱区资源与环境 * 古生物学报 甘肃工业大学学报 * 固体电子学研究与进展 甘肃农业大学学报 固体火箭技术 * 感光科学与光化学 * 固体力学学报 * 钢铁 * 管理工程学报 * 钢铁研究学报 * 管理科学学报 * 高等学校化学学报 * 管理评论 * 高等学校计算数学学报 * 管理世界 高电压技术 灌溉排水 * 高分子材料科学与工程 * 光电工程 * 高分子通报 * 光电子.激光 * 高分子学报 光电子技术 * 高技术通讯 光谱实验室 * 高能物理与核物理 * 光谱学与光谱分析 * 高校地质学报 * 光散射学报 * 高校化学工程学报 光通信技术 * 高校应用数学学报 光通信研究 高血压杂志 光学技术* 高压物理学报 * 光学精密工程 * 高原气象 * 光学学报 * 给水排水 * 光子学报 工程勘察 广东微量元素科学 * 工程热物理学报 广西大学学报.自然科学版 工程设计学报 * 广西农业生物科学 * 工程数学学报 * 广西植物 工程塑料应用 广州化学 工程图学学报 * 硅酸盐通报 工业工程 * 硅酸盐学报 工业工程与管理 贵金属 工业建筑 贵州农业科学 工业水处理 桂林工学院学报 工业微生物 * 国防科技大学学报 工业卫生与职业病 果树学报 * 功能材料 * 过程工程学报 功能材料与器件学报
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题目：基于无线传感器网络仿真平台的研究
一、引言
传感器网络（WSN）日新月异,各种网络方案和协议日趋复杂,网络规模日趋庞大,对网络研究人员而言,掌握网络仿真的重要性是不言而喻的。WSN仿真能够在一个可控制的环境里研究WSN应用,包括操作系统和网络协议栈,能够仿真数量众多的节点,能够观察由不可预测的干扰和噪声引起的难以琢磨的节点间的相互作用,获取节点间详细的细节,从而提高节点投放后的网络成功率,减少投放后的网络维护工作。目前无线传感器网络使用的仿真工具主要有NS2、TinyOS、OPNET、OMNET++等等。其中TinyOS是专门针对无线传感器网络的特点而研究开发的。
二、无线传感器网络仿真简介
在传感器网络中,单个传感器节点有两个很突出的特点。一个特点是它的并发性很密集;另一个特点是传感器节点模块化程度很高.上述这些特点使得无线传感器网络仿真需要解决可扩展性与仿真效率、分布与异步特性、动态性、综合仿真平台等等问题。
三、无线传感器网络常用仿真工具
无线传感器网络常用仿真工具有NS2、OPNET、OMNET++、TinyOS,下面我们简要介绍它们各自的性能和特点。
3.1 NS2
NS是一种可扩展、以配置和可编程的时间驱动的仿真工具,它是由REAL仿真器发展而来.在NS的设计中,使用C++和OTCL两种程序设计语言, C++是一种相对运行速度较快但是转换比较慢的语言,所以C++语言被用来实现网络协议, 编写NS底层的仿真引擎; OTCL是运行速度较慢,但可以快速转换的脚本语言,正好和C++互补,所以OTCL语言被用来配置仿真中各种参数,建立仿真的整体结构, OTCL的脚本通过调用引擎中各类属性、方法,定义网络的拓扑,配置源节点、目的节点建立链接,产生所有事件的时间表,运行并跟踪仿真结果,还可以对结果进行相应的统计处理或制图.NS可以提供有线网络、无线网络中链路层及其上层精确到数据包的一系列行为仿真。NS中的许多协议都和真实代码十分接近,其真实性和可靠性是非常高的。
3.2 OPNET
OPNET是在MIT研究成果的基础上由MIL3公司开发的网络仿真软件产品。 OPNET的主要特点包括以下几个方面:(1)采用面向对象的技术,对象的属性可以任意配置,每一对象属于相应行为和功能的类,可以通过定义新的类来满足不同的系统要求; (2)OPNET提供了各种通信网络和信息系统的处理构件和模块;(3) OPNET采用图形化界面建模,为使用者提供三层(网络层、节点层、进程层)建模机制来描述现实的系统;(4) OPNET在过程层次中使用有限状态机来对其它协议和过程进行建模,用户模型及OPNET内置模型将会自动生成C语言实现可执行的高效、高离散事件的模拟流程;(5) OPNET内建了很多性能分析器,它会自动采集模拟过程的结果数据;(6)OPNET几乎预定义了所有常用的业务模型,如均匀分布、泊松分布、欧兰分等。
3.3 OMNET++
OMNET++是面向对象的离散事件模拟工具,为基于进程式和事件驱动两种方式的仿真提供了支持。 OMNET++采用混合式的建模方式,同时使用了OMNET++特有的ned(Network Discription,网络描述)语言和C++进行建模。OMNET++主要由六个部分组成:仿真内核库、网络描述语言的编译器、图形化的网络编译器、仿真程序的图形化用户接口、仿真程序的命令行用户接口和图形化的向量输出工具。OMNET++的主要模型拓扑描述语言NED,采用它可以完成一个网络模型的描述。 网络描述包括下列组件:输入申明、信道定义、系统模块定义、简单模块和复合模块定义。使用NED描述网络,产生.NED文件,该文件不能直接被C++编译器使用,需要首先采用OMNET++提供的编译工具NEDC将.NED文件编译成.cpp文件。最后,使用C++编译器将这些文件与用户和自己设计的简单模块程序连接成可执行程序。
3.4 TinyOS
TinyOS是专门针对传感器研发出的操作系统。在TinyOS上编程序使用的语言为nesC(C language for network embedded systems) 语言。
nesC语言是由C语言扩展而来的,意在把组件化/模块化思想和TinyOS基于事件驱动的执行模型结合起来。 nesC 组件有Module(模块)和Configuration（连接配置文件）两种。在模块中主要实现代码的编制,在连接配置文件中主要是将各个组件和模块连接起来成为一个整体。
TinyOS程序采用的是模块化设计,所以它的程序核心往往都很小,能够突破传感器存储资源少的限制,这能够让TinyOS很有效的运行在无线传感器网络上并去执行相应的管理工作等。TinyOS的特点主要体现在以下几个方面:
(1)组件化编程(Componented-Based Architecture)。TinyOS的组件通常可以分为以下三类:硬件抽象组件、合成组件、高层次的软件组件;硬件抽象组件将物理硬件映射到TinyOS组件模型.合成硬件组件模拟高级硬件的行为.高层次软件模块完成控制、路由以及数据传输等。}
(2)事件驱动模式(Event-Driven Architecture)。事件驱动分为硬件驱动和软件事件驱动。硬件事件驱动也就是由一个硬件发出中断,然后进入中断处理函数。而软件驱动则是通过singal关键字发出一个事件。
(3)任务和事件并发模式(Tasks And Events Concurrency Model)。任务用在对于时间要求不是很高的应用中,任务之间是平等的,即在执行时是按顺序先后来的,而不能相互抢占,TinyOS对任务是按简单的FIFO队列进行处理的。事件用在对于时间的要求很严格的应用中,而且它可以占先优于任务和其他事件执行。
(4)分段执行(Split-Phase Operations)。在TinyOS中由于tasks 之间不能互相占先执行,所以TinyOS没有提供任何阻塞操作,为了让一个耗时较长的操作尽快完成,一般来说都是将对这个操作的需求和这个操作的完成分开来实现,以便获得较高的执行效率。
(5) 轻量级线程(lightweight thread)。轻量级线程(task, 即TinyOS中的任务)按FIFO方式进行调度,轻量级线程之间不允许抢占;而硬件处理线程(在TinyOS中,称为硬件处理器),即中断处理线程可以打断用户的轻量级线程和低优先级的中断处理线程,对硬件中断进行快速处理响应。
(6) 主动通信消息(active message)。每一个消息都维护一个应用层和处理器。当目标节点收到这个消息后,就会把消息中的数据作为参数,并传递给应用层的处理器进行处理。应用层的处理器一般完成消息数据的解包操作、计算处理或发送响应消息等工作。
TinyOS操作系统中常用的仿真平台主要是TOSSIM和Avrora
（1）TOSSIM(TinyOS simulation)是一个支持基于TinyOS的应用在PC机上运行的模拟器.TOSSIM运行和传感器硬件相同的代码,仿真编译器能直接从TinyOS应用的组件表中编译生成仿真程序。
（2）Avrora是一种专门为Atmel和Mica2节点上以AVR单片机语言编写的程序提供仿真分析的工具。它的主要特点如下：1) 为AVR单片机提供了cycle accurate级的仿真,使静态程序可以准确的运行。它可以仿真片上(chip-on)设备驱动程序,并为片外(off-chip)程序提供了有规则的接口;2)可以添加监测代码来报告仿真程序运行的性能,或者可以在仿真结束后收集统计数据,并产生报告;3)提供了一套基本的监控器来剖析程序,这有助于分析程序的执行模式和资源使用等等;4)Avrora可以用gdb调试程序;5) Avrora可以为程序提供一个程序流图,通过这个流程图可以清楚的表示机器代码程序的结构和组织;6) Avrora中提供了分析能量消耗的工具,并且可以设置设备的带电大小;7) Avrora可以用来限制程序的最大堆栈空间,它会提供一些关于目前程序中的最大的堆栈结构,和一些关于空间和时间消耗的信息报告。
3.5性能比较
TinyOS 用行为建模,可以仿真跨层协议;仿真程序移植到节点上,不需要二次编码。
通过对上述几种仿真软件的分析比较,我们可以清楚的看到各个仿真软件的特点、适用范围,我们可以根据研究需要选择适合的仿真软件,使得我们的学习研究可以事半功倍。
结束语
网络仿真技术为通信网络规划和优化提供了一种科学高效的方法。网络仿真在国内是近几年才发展起来的,但在国外网络仿真技术已经相当成熟,我们应该大胆地借鉴国外先进技术,促进国内网络仿真技术迅速发展。
参考文献
【1】于海斌,曾鹏等.智能无线传感器网络.科学出版社,2006,p283～p303,
【2】石怀伟,李明生,王少华,网络仿真技术与OPNET应用实践,计算机系统应用2006.第3期
【3】李玥,吴辰文,基于OMNeT++地TCP/IP协议仿真,兰州交通大学学报(自然科学版),2005年8月
【4】袁红林,徐晨,章国安,TOSSIM:无线传感器网络仿真环境,传感器与仪表仪器 ,2006年第22卷第7-1期
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集群虚拟服务器的仿真建模研究
来源：电子技术应用 作者：杨建华 金笛 李烨 宁宇
摘要：阐述了集群虚拟服务器的工作原理和三种负载均衡方式，通过实例讨论了虚拟服务器的仿真和建模方法，创建了测试和仿真系统性能的输入和系统模型，并依据Q—Q图和累积分布函数校验了其概率分布。
关键词：集群虚拟服务器负载均衡仿真建模概率分布
随着互联网访问量和数据流量的快速增长，新的应用层出不穷。尽管Intemel服务器处理能力和计算强度相应增大，但业务量的发展超出了先前的估计，以至过去按最优配置建设的服务器系统也无法承担。在此情况下，如果放弃现有设备单纯将硬件升级，会造成现有资源的浪费。因此，当前和未来的网络服务不仅要提供更丰富的内容、更好的交互性、更高的安全性，还要能承受更高的访问量，这就需要网络服务具有更高性能、更大可用性、良好可扩展性和卓越的性价比。于是，集群虚拟服务器技术和负载均衡机制应运而生。
集群虚拟服务器可以将一些真实服务器集中在一起，组成一个可扩展、高可用性和高可靠性的统一体。负载均衡建立在现有网络结构之上，提供了一种廉价、有效和透明的方法建立服务器集群系统，扩展网络设备和服务器的带宽，增加吞吐量，加强网络数据处理能力。提高网络的灵活性和可用性。使用负载均衡机制．大量的并发访问或数据流量就可以分配到多台节点设备上分别处理。系统处理能力得到大幅度提高，大大减少用户等待应答的时间。
实际应用中，虚拟服务器包含的真实服务器越多，整体服务器的性能指标(如应答延迟、吞吐率等)越高，但价格也越高。在集群中通道或其他部分也可能会进入饱和状态。因此，有必要根据实际应用设计虚拟服务器的仿真模型，依据实际系统的测量数据确定随机变量的概率分布类型和参数，通过分位点一分位点图即Q-Q图(Quaantile-Quantile Plot)和累积分布函数(Cumulative Distribution Functions)等方法校验应答或传播延迟等性能指标的概率分布，通过仿真软件和工具(如Automod)事先分析服务器的运行状态和性能特点，使得集群系统的整体性能稳定，提高虚拟服务器设计的客观性和设计的可靠性，降低服务器建设的投资风险。
1 集群虚拟服务器的体系结构
一般而言，首先需要在集群虚拟服务器上建立互联网协议伪装(Internet Protocol Masquerading)机制，即IP伪装，接下来创立IP端口转发机制，然后给出在真实服务器上的相关设置。图1为集群虚拟服务器的通用体系结构。集群虚拟服务器通常包括：真实服务器(RealServers)和负载均衡器(Load Balmlcer)。
由于虚拟服务器的网络地址转换方式是基于IP伪装的，因此对后台真实服务器的操作系统没有特别要求，可以是windows操作系统，也可以是Lmux或其他操作系统。
负载均衡器是服务器集群系统的惟一入口点。当客户请求到达时，均衡器会根据真实服务器负载情况和设定的调度算法从真实服务器中选出一个服务器，再将该请求转发到选出的服务器，并记录该调度。当这个请求的其他报文到达后，该报文也会被转发到前面已经选出的服务器。因为所有的操作都在操作系统核心空间中完成，调度开销很小，所以负载均衡器具有很高的吞吐率。整个服务器集群的结构对客户是透明的，客户看到的是单一的虚拟服务器。
负载均衡集群的实现方案有多种，其中一种是Linux虚拟服务器LVS(Linux Virtual Server)方案。LVS实现负载均衡的技术有三种：网络地址转换(Network Address Translation)、直接路由(Direct Routing)和IP隧道(IP Yunneling)。
网络地址转换按照IETF标准，允许一个整体机构以一个公用IP地址出现在Inlemet上。通过网络地址转换，负载均衡器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的应答报文通过均衡器时，报文的源地址被重写，把内部私有网络地址翻译成合法网络IP地址，再返回给客户，完成整个负载调度过程。
直接路由的应答连接调度和管理与网络地址转换的调度和管理相同，但它的报文是直接转发给真实服务器。在直接路由应答中，均衡器不修改、也不封装IP报文．而是将数据帧的媒体接入控制MAC(Medium Aceess Control)地址改为选出服务器的MAC地址，再将修改后的数据帧在局域网上发送。因为数据帧的MAC地址是选出的服务器，所以服务器肯定可以收到该数据帧，从中获得该IP报文。当服务器发现报文的目标地址在本地的网络设备时，服务器处理该报文，然后根据路由表应答报文，直接返回给客户。
IP隧道是将一个IP报文封装在另一个IP报文中的技术。该技术可以使目标为某个口地址的数据报文被封装和转发到另一个IP地址。用户利用IP隧道技术将请求报文封装转发给后端服务器，应答报文能从后端服务器直接返回给客户。这样做，负载均衡器只负责调度请求，而应答直接返回给客户，不需要再处理应答包，将极大地提高整个集群系统的吞吐量并有效降低负载均衡器的负载。IP隧道技术要求所有的服务器必须支持IP Yunnehng或lP.封装(Encapsulation)协议。
2 集群虚拟服务器报文延迟的确定
通过一个装有5台真实服务器并使用网络地址转换技术实现Linux虚拟服务器的实际系统，可以得到有关请求和应答报文的时戳(Time Stamp)文件n根据这些文件．能够计算出集群虚拟服务器的仿真和建模所需数据。
为了确定随机变量分布类型和参数，应该统计下列延迟：(1)从客户到负载均衡器的传播延迟(Transport Delay)；(2)负载均衡器的应答延迟(Response Delay)；(3)从负载均衡器到真实服务器的传播延迟；(4)真实服务器的应答延迟；(5)从真实服务器到负载均衡器的传播延迟；f61负载均衡器对真实服务器的应答延迟；(7)从负载均衡器到客户的传播延迟。
在实际系统产生的时戳文件中，问接地描述了上述各延迟时间。文件包含的内容如下：
当一个服务请求到达集群虚拟服务器系统时，即产生带有惟一序列号的同步请求报文(Synchronized Request Package)，将该报文转发到某一真实服务器，同时建立该服务器与客户端的连接，每个这样的连接都带有惟一的端口号；该服务器处理通过该连接的确认请求报文(Acknowledgement Request Package)，直到服务器收到结束请求报文(Finished Request Package)。对每一种类型的请求报文，系统都给予一个相应的应答报文。因此，在不同的报文时戳文件中，如果两条记录具有相同的端口号、报文类型和序列号，则它们是同一个请求或应答报文，对相关的时戳相减即可得到集群虚拟服务器系统的仿真和建模所需的延迟数据。通过所编写的C++程序即可计算这些延迟。
3 系统仿真模型
上述的集群虚拟服务器实际系统的仿真模型如图2所示，在负载均衡器、各通道、5台真实服务器中通过或处理的均为请求或应答报文。
4 随机变量模型的确定
对具有随机变量的集群虚拟服务器进行仿真，必须确定其随机变量的概率分布，以便在仿真模型中对这些分布进行取样，得到所需的随机变量。
4.1 实际虚拟服务器的延迟数据概况
在实际虚拟服务器的负载均衡器、各通道和5台真实服务器中，对请求和应答报文都有一定的延迟。部分报文延迟的统计数据如表1所示。
由表l中的数据可见，报文延迟的中位数与均值差异较大，所以其概率分布不对称；变异系数不等于l，导致概率分布不会是指数分布，而可能是γ分布或其他分布。
4．2 随机变量的概率分布
图3为第一台真实服务器到负载均衡器之间的通道报文传播延迟直方图，其中t为报文延迟时间，h(t)为报文延迟区间数。由图3可知，通道内的报文传播延迟数据近似服从γ分布或对数正态分布。
描述γ分布需要两个参数：形状(Shape)参数α和比例(Scahj)参数口，这两个参数与均值M、方差V之间的关系是非线性的：
描述对数正态分布也需要形状参数σ和比例参数μ，这两个参数与均值M、方差V之问的关系也是非线性的：
式(1)～(4)都可以通过最大似然估计MLE(Maximum Likelihood Estimator)方法或最速下降法(Steepest Descent Method)求出。表2给出了甩这两种方法求出的从第一台真实服务器到负载均衡器之间通道内的报文延迟概率分布参数。
使用累积分布函数和Q-Q图可以校验并进一步确定上述通道内报文传播延迟的概率分布。取用表2中的参数，可以得到γ分布的累积分布函数，如图4所示，其中t为报文延迟时间，F(t)为报文延迟的累积分布函数。为作比较，实验分布也画在该图中。γ分布和对数正态分布的Q-Q图如图5所示。
由图4和图5可以看出，γ分布较好地拟合了该通道内的报文传播延迟数据分布。其他通道报文延迟直方图也有类似形状。经计算和分析，这些通道的报文传播延迟概率分布也近似服从γ分布。
根据表1中的数据以及相关的直方图都难以确定在负载均衡器和真实服务器中报文延迟的理论分布。因此，采用实验分布作为其模型。
5 模型仿真
在建立了图1所示的集群虚拟服务器的系统仿真模型并确定了其随机变量的分布特性后，可以采用由美国布鲁克斯自动化公司(Brooks Automation)开发的仿真软件Automod输入该模型，并通过在Automod环境中编程进行集群虚拟服务器的仿真和分析。
在Automod的仿真过程中，可以直接利用软件提供的资源(Resource)作为各种报文数据处理的单元；系统各部分的报文排队活动可以直接通过排队(Queue)实现；建立一个负载产生器，等效为在Inlemtet上使用虚拟服务器的客户。
通过采用Automod的属性变量(Attribute Variable)可以解决负载均衡器的双方向报文处理功能的问题。负载均衡器使用轮转调度算法(Round Robin Scheduling)，即假设所有真实服务器的处理性能均相同，依次将请求调度到不同的服务器。
验证仿真模型可以分别在实际虚拟服务器系统和Automod的仿真模型中从以下两方面进行对比：(1)在负载均衡器、各个真实服务器和通道中排队的应答或传播报文数量；(2)真实服务器及负载均衡器的cPU利用率。例如，当使用实际的应答或传播报文延迟数据时，在Automod的仿真模型中，如果设置一个较低的资源量，则在仿真过程中就会发现大部分的负载都被堵在真实服务器的排队中，即真实服务器处理报文的能力过低，无法与实际系统的状况相比；如果设置一个较高的资源量，则意味着服务器的并行处理能力增加，真实服务器的利用率提高，负载就很少或不会滞留在真实服务器的排队中。因此，在Automod中可以根据实际情况调整仿真模型的资源量大小。
如果在Automod中增加负载产生器的负载产生率，就等效为用户访问量增加，通过观察排队中的负载滞留比例，就可以发现系统的最大处理报文的能力以及系统各部分应答报文可能出现瓶颈之处。例如，将负载产生率增加一倍，虽然系统仍然可以处理所有的报文，但各台真实服务器的平均利用率将达80％左右。显然，这时系统应答报文的“瓶颈”为真实服务器，有必要在系统中增添一台新的真实服务器。
通过一个包括5台真实服务器的实际虚拟服务器系统。收集并计算了仿真和建模的样板数据。依据系统报文延迟的中位数、均值、变异系数和直方图等，确定了系统随机变量的概率分布；采用最大似然估计方法和最速下降法，得到了通道概率分布的具体参数；根据Q-Q图和累积分布函数进一步校验并最终确定通道的概率分布形式。使用Automod软件进行了仿真建模和编程，借助仿真结果可以发现虚拟服务器的最大处理能力和可能的“瓶颈”之处。通过及时定位系统“瓶颈”，可以有的放矢地进一步研究和改进系统，有效提高系统性能。所采用的仿真方法也可以用于其他领域的仿真建模或分析中。
在仿真模型中，负载均衡方式和调度算法还需要进一步增加，以便于比较不同的虚拟服务器系统。样本数据也需要进一步扩充，以避免报文延迟的自相关性。
