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随着Internet和网络技术的快速发展,各种类型的网络应用迅速增加并且变得日益复杂。对网络应用系统进行分析和研究以保证系统的稳定性和可靠性具有重要的意义。模拟网络系统的应用场景,对系统进行仿真测试是一种有效的方式,仿真测试可以及时发现系统的故障和存在的瓶颈。模拟真实的网络场景,关键有两点,一是根据网络流量的特征选择合适的网络流量模型,构造算法生成流量数据;二是选择合适的流量发送端,发送网络流量。过去的几十年,在对网络流量进行度量和建模的研究中,最重要的成果之一是发现网络流量具有自相似性。当前,对网络自相似特性的研究比较成熟,出现了一系列优秀而准确地网络流量模型,这些模型对应的算法可以较准确地生成自相似数据;作为测试系统的流量发送端,传统的方法是使用单机系统来发送流量,但是单机的性能是最大的瓶颈,目前主要是采用分布式系统来发送流量,分布式系统的缺陷在于部署繁琐,且无法避免单点故障。
在本文提出的解决方案中,一方面,使用近似估测法改进了FGN流量模型,大大降低了计算的复杂度,并且使用快速傅里叶变换将流量模型的部分计算过程并行化,有效提高了算法的效率;另一方面,采用集群系统的并行计算环境作为测试平台,可以有效地利用零散的计算资源,组成强大的计算能力,可以有效模拟真实的网络环境,加快了测试进程。本系统以Windows(@) HPC Server2008 R2作为系统平台,可以通过故障转移和负载均衡达到系统的高可用性。本文对流量建模的发展、算法的设计和评价以及集群系统的设计和实现等做了详细的阐述。最后,本文对设计和实现的集群系统在局域网的环境下进行了有效的测试,实验结果表明,集群系统可以有效地对网络系统进行仿真测试。
本文提出的流量模拟系统可以应用于对网络系统的测试中,同时集群技术对流量测试和预测的相关研究具有一定的实际应用价值。