集群测控系统设计与关键性技术研究
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集群测控系统设计与关键性技术研究
作者：马双良 Publish: 2007-5-23 Hits:-
【中文题名】 集群测控系统设计与关键性技术研究
【英文题名】 
【学科专业】 检测技术与自动化装置
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2007-5-23
【中关键词】 实时集群测控系统,实时负载均衡,细粒度调度,轻量级任务迁移,高可用性,
【英关键词】 real-time TT&C cluster system,real-time load balancing,fine scheduler,lightweight task-migration,high usability,
【分类导航】 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动调节、自动调节系统>
【论文摘要】 随着现代技术的发展和各种计算机部件的商品化，集群技术已经成为近年来研究高速并行处理技术、开发高性能计算机应用领域中炙手可热的一项技术，并开始震撼和冲击高端UNIX服务器在关键业务计算应用领域的中心地位。 ×××测控系统在航空兵器试验和性能鉴定过程中有着不可或缺的作用。本文分析研究了实时测控系统组成结构与工作原理，指出了其传统体系架构的不足和缺陷，并将并行计算技术引入测控回路，实现对多路传感器数据采集、数字处理、记录重演等功能，构建了基于集群技术的新型测量控制系统。集群技术应用于军事测控系统，不仅可以增强其系统可靠性、性能价格比和服务伸缩性，而且其抗摧毁特性能够有效提高军用测控系统的战场生存能力。 在LVS(Linux Virtual Server)集群基础上，通过进行结构调整和功能规化，系统采用四层体系结构，并且设计应用基于UDP(User Datagram Protocol)通信协议、面向传感器计算任务的、细粒度实时负载均衡方法，消除了应用层负载调度器的性能瓶颈，保证了集群测控系统的高性能和功能扩展等特性；基于SSI(Single System Image)技术的轻量级任务迁移等...
【论文题纲】
摘要 3-4
Abstract 4-9
1 绪论 9-19
1.1 可扩展并行处理技术 9-12
1.1.1 SMP 9-10
1.1.2 MPP 10-11
1.1.3 NUMA 11
1.1.4 Cluster 11-12
1.2 集群计算机系统概述 12-16
1.2.1 集群系统结构模型 12-13
1.2.2 集群系统分类 13
1.2.3 典型集群系统应用实例 13-15
1.2.4 课题的研究背景和意义 15-16
1.3 论文的主要工作和内容 16-17
1.4 本章小结 17-19
2 集群测控系统平台构建技术研究 19-31
2.1 集群互联网络技术 19-21
2.1.1 高速互联网络与交换设备 19-20
2.1.2 操作系统与网络接口 20-21
2.2 集群通信与并行程序开发 21-27
2.2.1 通信工具与编程环境 21-23
2.2.2 集群通信优化技术 23-25
2.2.3 并行程序开发模式 25-27
2.3 集群设置和管理 27-30
2.3.1 通信前置机 27
2.3.2 计算节点 27-28
2.3.3 管理节点与负载调度器 28
2.3.4 数据管理与分发 28-30
2.3.5 全局时钟同步 30
2.4 本章小结 30-31
3 负载均衡与可用性技术研究 31-43
3.1 负载均衡 31-37
3.1.1 方法分类 31-32
3.1.2 基本算法与高级算法 32-34
3.1.3 算法的系统化设计 34-37
3.2 系统可用性 37-40
3.2.1 容错技术 37-39
3.2.2 纠错技术 39-40
3.3 进程迁移 40-41
3.3.1 进程迁移条件 40-41
3.3.2 轻量级迁移设计 41
3.4 本章小结 41-43
4 实时集群负载均衡方法设计 43-53
4.1 LVS集群负载均衡分析 43-45
4.1.1 体系结构与功能原理 43-44
4.1.2 负载均衡特点 44
4.1.3 应用局限性 44-45
4.2 实时负载均衡方法设计 45-49
4.2.1 体系结构与功能原理 45-46
4.2.2 细粒度负载调度 46-47
4.2.3 负载均衡算法 47-49
4.3 系统可用性设计 49-50
4.3.1 基于任务的轻量级迁移 49
4.3.2 单一故障点冗余 49-50
4.4 实时状态数据采集 50-51
4.4.1 通用监控工具软件 50-51
4.4.2 /proc虚拟文件系统 51
4.5 本章小结 51-53
5 集群测控系统总体设计 53-61
5.1 集群测控系统设备组成 53-56
5.1.1 集群测控计算机 53-54
5.1.2 高密度同/异步串行通信 54
5.1.3 双机切换开关 54-55
5.1.4 时统服务器 55-56
5.2 网络拓扑结构设计 56-58
5.2.1 千兆光纤主干网 56-57
5.2.2 网络通信优化 57-58
5.2.3 灵活的可扩展性措施 58
5.3 系统总体功能设计 58-60
5.3.1 系统工作模式 59
5.3.2 多传感器数据处理 59
5.3.3 数字仿真与记录重演 59
5.3.4 系统闭环测试 59-60
5.3.5 全系统状态监控 60
5.3.6 系统动态负载平衡 60
5.4 本章小结 60-61
6 集群测控系统软件设计 61-79
6.1 软件结构与程序设计 61-74
6.1.1 层次套件结构与程序分类 61-62
6.1.2 系统配置文件 62
6.1.3 管理控制程序 62-65
6.1.4 节点信息采集程序 65-66
6.1.5 界面与指令解释程序 66-68
6.1.6 串行通信程序 68-69
6.1.7 计算程序 69-71
6.1.8 数据综合管理程序 71-73
6.1.9 卡尔曼滤波与数据融合 73-74
6.2 系统进程管理 74-76
6.2.1 多进程编程与配置 74
6.2.2 Linux调度与实时性扩展 74-76
6.3 软件优化设计 76-77
6.3.1 时序控制优化设计 76-77
6.3.2 数据收集转发时机问题 77
6.3.3 模块功能及代码优化 77
6.4 本章小结 77-79
7 总结 79-81
7.1 课题研究的必要性 79
7.2 论文的主要工作和创新点 79-80
7.3 下阶段的技术改进 80-81
参考文献 81-85
发表论文和参加科研情况说明 85-87
致谢 87-89
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.382901
付费论文：有参考文献 300元
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