高负载低延迟：动态算法+Hadoop+AWS+NoSQL解析
高负载低延迟：动态算法+Hadoop+AWS+NoSQL解析
摘要：本文由Datasalt（一家专注于大数据的公司）的创始人Ivan de Prado和Pere Ferrera 提供，文章通过BBV A信用卡支付的例子详解了云计算中的低延时方案。在该解决方案中，Datasalt通过使用AWS、Hadoop和V oldemort搭载的架构，每月仅需花费几千美元就可以实现了低延时的云服务要求。
这篇文章由Datasalt的创始人Ivan de Prado和Pere Ferrera提供，Datasalt是一家专注于大数据的公司，推出了Pangool和Spoilt SQL Big Data等开源项目。在这篇文章中，通过BBV A 信用卡支付的例子详解了云计算中的低延时方案。
以下为文章全文：
使用信用卡进行支付的款项是巨大的，但是很明显，通过分析所有的交易，我们也可以从数据中得到内在的价值。比如客户忠诚度、人口统计数据、活动的受欢迎程度、商店的建议和许多其他的统计数据，这对商家和银行来说都是非常有用的，可以改进他们与市场的联系。在Datasalt，我们已经与BBV A银行合作开发了一个系统，该系统能够对多年的数据进行分析，并为网络应用程序和移动应用程序提供不同的方案和统计资料。
我们除了需要对面处理大数据输入这个主要挑战外，还要面对大数据的输出，甚至输出量比输入量还要大。并且需要在高负载下提供更快捷的输出服务。
我们开发的解决方案中有一个每月只需几千美元的基础设施成本，这要感谢使用的云（AWS）、Hadoop和V oldemort。在下面的内容中，我们将解释所提出的架构的主要特点。
数据、目标和首要决定
该系统利用BBV A的信用卡在世界各地的商店交易信息作为输入源的分析。很明显，为了防止隐私问题，数据是匿名的、客观的和分离的，信用卡号码被切割。任何因此而产生的见解总是聚集，所以从中得不出任何个人信息。
我们计算每个店和每个不同的时间段的许多统计资料和数据。以下是其中的一些：
每家店铺的付款金额的直方图
客户端的保真度
客户端人口统计
商店的建议（在这购买的客户还购买了……）、过滤的位置和商店类别等
该项目的主要目标是通过低延迟的网络和移动应用提供所有这些信息到不同的代理（商店、客户）。因此，一个苛刻的要求是要能够在高负载下能够提供亚秒级延迟的服务。因为这是一个研究项目，还需要在代码和要求需要处理方面有一个高度的灵活性。
由于更新的数据只能每一次并不是一个问题，我们选择了一个面向批处理的架构（Hadoop）。并且我们使用Voldemort作为只读存储服务于Hadoop产生的见解，这是一个既简单又超快的键/值存储。
平台
该系统以Amazon Web Services为基础建立。具体地说，我们用S3来存储原始输入数据，用Elastic MapReduce（亚马逊提供的Hadoop）分析，并用EC2服务于结果。使用云技术使我们能够快速迭代和快速交付功能原型，而这正是我们需要那种项目。
体系架构
该架构具有三个主要部分：
数据存储：用户保持原始数据（信用卡交易）和得到的V oldemort商店。
数据处理：Hadoop的工作流程在EMR上运行，执行所有计算并通过Voldemort创建所需要的数据存储。
数据服务：一个V oldemort集群从数据处理层提供预先计算好的数据。
每一天，银行上传在那一天发生的所有交易到S3上的一个文件夹中。这可以让我们保留所有的历史数据——每天所有的信用卡执行的交易。所有的这些数据都被输入处理层，所以我们每天都会重新计算一切，之后再处理这些数据，我们就能够非常灵活。如果需求变更或如果我们找到一个愚蠢的错误，我们只需要在下一批中更新项目代码和所有的固定数据就可以了。这让我们作出了一个开发的决定：
一个简化代码的基础架构
灵活性和适应性的变化
易于操作的人为错误（刚刚修复的错误，并重新启动的过程）
每天，控制器都会在EMR上启动一个新的Hadoop集群以及启动处理流程。这个流程由约16组MapReduce工作组成，计算各种方案。最后的一部分流程（Voldemort索引）负责构建稍后会部署到Voldemort的数据存储文件。一旦流程结束，得出的数据存储文件就会上传到S3上。控制器关闭Hadoop集群，并发送一个部署请求给Voldemort。然后，V oldemort会从S3上下载新的数据存储，并执行一个热交换，完全取代旧的数据。
技术
Hadoop和Pangool
整个分析和处理流程使用Pangool Jobs在Hadoop基础上。这给我们带来了良好的平衡性、灵活性和敏捷性。元组的使用使我们在流程之间使用简单的数据类型（int、string）传送信息，我们可以把其他复杂对象（如柱状图）与他们自己的自定义进行序列化。
而且，因为Pangool仍然是一个低级别API，我们可以在需要时细调大量单个作业。
V oldemort
V oldemort是一个分布式键-值（Key-value）存储系统，是亚马逊Dynamo的一个开源克隆。
V oldemort背后的主要想法是在组块中分隔数据。每个组块都被复制，并担任Voldemort集群的节点。每个Voldemort守护进程都能够路由查询节点，以保持一个特定的键值。Voldemort 支持快速读取和随机写入，但在这个项目中，我们使用V oldemort作为只读数据存储，在每个批处理过程取代所有数据组块。因为数据存储预先由Hadoop生成、查询服务不受部署过程影响。这是使用这种只读、批处理方法的优点之一。我们也改变集群拓扑结构的相当简易的方法，并可在需要的时候重新平衡数据。
V oldemort提供了一个Hadoop的MapReduce作业，创建数据存储在一个分布式集群。每数据块仅仅是是一个Berkeley DB的B树。
V oldemort的接口是TCP，但我们想使用HTTP服务数据。VServ是一个简单的HTTP服务器，它将传入的HTTP请求转换为V oldemort TCP请求。负载均衡器负责所有VServs之间的共享查询。
计算的数据
统计
部分分析包含计算简单的统计数据：最大值、最小值、平均值、标准偏差、独特的技术等。他们都使用众所周知的MapReduce方法来实现，但我们也计算一些柱状图。为了有效地在Hadoop实现它们，我们创建了一个自定义的柱状图，可以在一次遍历中计算。此外通过各个业务相应的柱状图，我们只需要一步MapReduce，就可以为所有的业务做任何周期的简单统计。
为了减少柱状图所使用的存储量，并改善其可视化，原来的计算柱状图中许多小的项目被转化成几个大的不同宽度的项目。下图显示了一个特定的柱状图转化的最佳方案：
使用随机重启爬山近似算法对最佳柱状图进行计算。下面的图显示了每个爬山迭代上可能的变动：
该算法已被证明是非常快速、准确的：相比一个精确的动态算法，我们已经实现了99%的准确率，这是高速增长的因素之一。
商务建议
建议使用同现（co-ocurrences）计算。也就是说，如果有人A和B这两个商店都买了东西，那么A和B之间存在一个同现。只有一个同现考虑，即使客户在A和B购买了好几次。
但同现这一简单想法被使用还需要一些改进。首先，最受欢迎的商店都使用一个简单的频率删减过滤掉，因为几乎每个人都会在他们那购买，所以没有价值再推荐它们。按位置、按商店类别或同时进行过滤推荐，也改善了建议。基于时间的同现会产生较热建议与“总是正确”的建议之间的较量。在可能出现并发行为的地方（用户在购买后看见推荐商品又买了第二件）限制时间。
尽管一些挑战不容易克服，但Hadoop和Pangool仍然是计算同现和生成建议的完美工具。特别是如果一个买家在许多商店进行支付行为，这个信贷调用将显示同现的数量二次增长，使分析不是成线性比例。因为这种情况极少出现，所以我们只限制每张卡的同现的数量，只考虑那些买家在哪买的最多。
成本和一些数字
在Voldemort统计的，在西班牙使用的BBV A信用卡一年的交易信息量270GB。整个处理流程将在一个24“https://www.wendangku.net/doc/5414934683.html,rge”集群上运行11个小时。整个基础设施，包括EC2实例所需要的服务所产生的数据将每月花费3500美元。
虽然仍有优化的空间，但考虑到解决方案是敏捷的、灵活的并且在云中，这个价格还是相当合理的。系统运行在一个内部基础设施的成本会便宜很多。
结论与未来
幸好有了像Hadoop、Amazon Web Services和NoSQL数据库这样的技术，才可以以合理的成本，迅速发展可扩展的、灵活的解决方案。
未来的工作将涉及通过Splout SQL替代V oldemort，将允许部署hadoop生成的数据集，扩展了低延迟的键/值到低延迟的SQL。这将减少分析时间并“实时”执行许多聚合的数据量。
01背包问题动态规划详解
动态规划是用空间换时间的一种方法的抽象。其关键是发现子问题和记录其结果。然后利用这些结果减轻运算量。 比如01背包问题。 因为背包最大容量M未知。所以，我们的程序要从1到M一个一个的试。比如，开始任选N件物品的一个。看对应M的背包，能不能放进去，如果能放进去，并且还有多的空间，则，多出来的空间里能放N-1物品中的最大价值。怎么能保证总选择是最大价值呢？看下表。 测试数据： 10,3 3,4 4,5 5,6 c[i][j]数组保存了1,2,3号物品依次选择后的最大价值. 这个最大价值是怎么得来的呢?从背包容量为0开始,1号物品先试,0,1,2,的容量都不能放.所以置0,背包容量为3则里面放4.这样,这一排背包容量为 4,5,6,....10的时候，最佳方案都是放4.假如1号物品放入背包.则再看2号物品.当背包容量为3的时候，最佳方案还是上一排的最价方案c为4.而背包容量为5的时候，则最佳方案为自己的重量5.背包容量为7的时候，很显然是5加上一个值了。加谁??很显然是7-4=3的时候.上一排c3的最佳方案是4.所以。 总的最佳方案是5+4为9.这样.一排一排推下去。最右下放的数据就是最大的价值了。(注意第3排的背包容量为7的时候,最佳方案不是本身的6.而是上一排的9.说明这时候3号物品没有被选.选的是1,2号物品.所以得9.) 从以上最大价值的构造过程中可以看出。 f(n,m)=max{f(n-1,m), f(n-1,m-w[n])+P(n,m)}这就是书本上写的动态规划方程.这回清楚了吗?
下面是实际程序: #include
几种负载均衡算法
几种负载均衡算法 本地流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法： 静态负载均衡算法包括：轮询，比率，优先权 动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。 静态负载均衡算法 ◆轮询（Round Robin）：顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从顺序循环队列中拿出，不参加下一次的轮询，直到其恢复正常。 ◆比率（Ratio）：给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆优先权（Priority）：给所有服务器分组,给每个组定义优先权，BIG-IP 用户的请求，分配给优先级最高的服务器组（在同一组内，采用轮询或比率算法，分配用户的请求）；当最高优先级中所有服务器出现故障，BIG-IP 才将请求送给次优先级的服务器组。这种方式，实际为用户提供一种热备份的方式。 动态负载均衡算法 ◆最少的连接方式（Least Connection）：传递新的连接给那些进行最少连接处理的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆最快模式（Fastest）：传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆观察模式（Observed）：连接数目和响应时间以这两项的最佳平衡为依据为新的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆预测模式（Predictive）：BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标，进行预测分析，选择一台服务器在下一个时间片内，其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP 进行检测) ◆动态性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP 收集到的应用程序和应用服务器的各项性能参数，动态调整流量分配。 ◆动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少时，动态地将备份服务器补充至主服务器群。 ◆服务质量(QoS）:按不同的优先级对数据流进行分配。 ◆服务类型(ToS): 按不同的服务类型（在Type of Field中标识）负载均衡对数据流进行分配。 ◆规则模式：针对不同的数据流设置导向规则，用户可自行。 负载均衡对应本地的应用交换，大家可以通过对上述负载均衡算法的理解，结合实际的需求来采用合适你的负载均衡算法，我们常用到的一般是最少连接数、最快反应、或者轮询，决定选用那种算法，主要还是要结合实际的需求。
波束成形
第四章智能天线自适应波束成形算法简介 4.1 引言 智能天线技术作为一种新的空间资源利用技术，自20世纪90年代初由一些学者提出后，近年来在无线通信领域受到了人们的广泛关注。它是在微波技术、自动控制理论、数字信号处理(DSP)技术和软件无线电技术等多学科基础上综合发展而成的一门新技术。智能天线技术从实质上讲是利用不同信号在空间上的差异，对信号进行空间上的处理。与FDMA,TDMA及CDMA相对应，智能天线技术可以认为是一种空分多址SDMA技术，它使通信资源不再局限于时域、频域和码域，而是拓展到了空间域。它能够在相同时隙、相同频率和相同地址码情况下，根据用户信号在空域上的差异来区分不同的用户。智能天线技术与其它通信技术有机相结合，可以增加移动通信系统的容量，改善系统的通信质量，增大系统的覆盖范围以及提供高数据率传输服务等。 4.2 智能天线技术及其优点 智能天线，即具有一定程度智能性的自适应天线阵，自适应天线阵能够在干扰方向未知的情况下，自动调节阵列中各个阵元的信号加权值的大小，使阵列天线方向图的零点对准干扰方向而抑制干扰，增强系统有用信号的检测能力，优化天线方向图，并能有效地跟踪有用信号，抑制和消除干扰及噪声，即使在干扰和信号同频率的情况下，也能成功地抑制干扰。如果天线的阵元数增加，还可以增加零点数来同时抑制不同方向上的几个干扰源。实际干扰抑制的效果，一般可达25--30dB以上。智能天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个移动用户，同时抑制来自窄波束以外的干扰信号和噪声，使系统处于最佳的工作状态。 智能天线利用空域自适应滤波原理，依靠阵列信号处理和数字波束形成技术发展起来，它主要包括两个重要组成部分，一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰；二是对基站发送信号进行数字波束形成，使基站发送信号能够沿着移动电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。在普遍采用扩频技术的CDMA系统中，采用智能天线的优势主要体现在以下几个方面： 1) 提高了基站接收机的灵敏度 基站接收到的信号，是来自各天线单元和收信机接收到的信号之和，如果采
动态规划之01背包问题(最易理解的讲解)
01背包问题，是用来介绍动态规划算法最经典的例子，网上关于01背包问题的讲解也很多，我写这篇文章力争做到用最简单的方式，最少的公式把01背包问题讲解透彻。 01背包的状态转换方程f[i,j] = Max{ f[i-1,j-Wi]+Pi( j >= Wi ), f[i-1,j] } f[i,j]表示在前i件物品中选择若干件放在承重为j 的背包中，可以取得的最大价值。 Pi表示第i件物品的价值。 决策：为了背包中物品总价值最大化，第i件物品应该放入背包中吗？ 题目描述： 有编号分别为a,b,c,d,e的五件物品，它们的重量分别是2,2,6,5,4，它们的价值分别是6,3,5,4,6，现在给你个承重为10的背包，如何让背包里装入的物品具有最 首先要明确这张表是从右到左,至底向上生成的。 为了叙述方便，用e10单元格表示e行10列的单元格，这个单元格的意义是用来表示只有物品e时，有个承重为10的背包，那么这个背包的最大价值是6，因为e物品的重量是4，背包装的了，把e装进去后价值为6。然后是e9单元格表示背包承重9，只有物品e, e装进去后，背包价值为6，接着是e8, e7单元格，一直到e3单元格表示背包承重3，但物品e承重4，装不了，所以e3=0, 对于d10单元格，表示只有物品e，d时,承重为10的背包,所能装入的最大价值，是10，因为物品e,d这个背包都能装进去。对于承重为9的背包，d9=10,是怎么得出的呢？ 根据01背包的状态转换方程，需要考察两个值， 一个是f[i-1,j],对于这个例子来说就是e9的值6，另一个是f[i-1,j-Wi]+Pi； 在这里， f[i-1,j]表示我有一个承重为9的背包，当只有物品e可选时，这个背包能装入的最大价值 f[i-1,j-Wi]表示我有一个承重为4的背包（等于当前背包承重减去物品d的重量），当只有物品e可选时，这个背包能装入的最大价值 f[i-1,j-Wi]就是指单元格e4值为6，Pi指的是d物品的价值，即4 由于f[i-1,j-Wi]+Pi = 6 + 4 = 10 大于f[i-1,j] = 6，所以物品d应该放入承重为9的背包，所以d9=10.
负载均衡调度算法
负载调度算法 负载均衡（Load Balance），又称为负载分担，就是将负载（工作任务）进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行，例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等，从而共同完成工作任务。负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价又有效的方法来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。 在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，称之为VS/NAT技术。在分析VS/NAT 的缺点和网络服务的非对称性的基础上，提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN，和通过直接路由实现虚拟服务器的方法VS/DR，它们可以极大地提高系统的伸缩性。 在内核中的连接调度算法上，IPVS实现了以下几种调度算法： 1 轮叫调度 1.1 轮叫调度含义 轮叫调度（Round Robin Scheduling）算法就是以轮叫的方式依次将请求调度不同的服务器，即每次调度执行i = (i + 1) mod n，并选出第i台服务器。算法的优点是其简洁性，它无需记录当前所有连接的状态，所以它是一种无状态调度。 轮叫是基站为终端分配带宽的一种处理流程，这种分配可以是针对单个终端或是一组终端的。为单个终端和一组终端连接分配带宽，实际上是定义带宽请求竞争机制，这种分配不是使用一个单独的消息，而是上行链路映射消息中包含的一系列分配机制。 1.2 轮叫调度算法流程 轮询调度算法的原理是每一次把来自用户的请求轮流分配给内部中的服务器，从1开始，直到N（内部服务器个数），然后重新开始循环。在系统实现时，我们引入了一个额外条件，即当服务器的权值为零时，表示该服务器不可用而不被调度。这样做的目的是将服务器切出服务（如屏蔽服务器故障和系统维护），同时与其他加权算法保持一致。所以，算法要作相应的改动，它的算法流程如下：假设有一组服务器S = {S0, S1, …, Sn-1}，一个指示变量i表示上一次选择的服务器，W(Si)表示服务器Si的权值。变量i被初始化为n-1，其中n > 0。 j = i; do { j = (j + 1) mod n;
算法分析与程序设计动态规划及回溯法解背包问题
动态规划法、回溯法解0-1背包问题 2012级计科庞佳奇 一、问题描述与分析 1.动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中，可能会 有许多可行解。每一个解都对应于一个值，我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似，其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。与分治法不同的是，适合于用动态规划求解的问题，经分解得到子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题，则分解得到的子问题数目太多，有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案，这样就可以避免大量的重复计算，节省时间。我们可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。 不管该子问题以后是否被用到，只要它被计算过，就将其结果填入表中。这就是动态规划法的基本思路。具体的动态规划算法多种多样，但它们具有相同的填表格式。 多阶段决策问题中，各个阶段采取的决策，一般来说是与时间有关的，决策依赖于当前状态，又随即引起状态的转移，一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的，故有“动态”的含义，称这种解决多阶段决策最优化问题的方法为动态规划方法。任何思想方法都有一定的局限性，超出了特定条件，它就失去了作用。同样，动态规划也并不是万能的。适用动态规划的问题必须满足最优化原理和无后效性。1.最优化原理（最优子结构性质）最优化原理可这样阐述：一个最优化策略具有这样的性质，不论过去状态和决策如何，对前面的决策所形成的状态而言，余下的诸决策必须构成最优策略。简而言之，一个最优化策略的子策略总是最优的。一个问题满足最优化原理又称其具有最优子结构性质。2.无后效性将各阶段按照一定的次序排列好之后，对于某个给定的阶段状态，它以前各阶段的状态无法直接影响它未来的决策，而只能通过当前的这个状态。换句话说，每个状态都是过去历史的一个完整总结。这就是无后向性，又称为无后效性。3.子问题的重叠性动态规划将原来具有指数级时间复杂度的搜索算法改进成了具有多项式时间复杂度的算法。其中的关键在于解决冗余，这是动态规划算法的根本目的。动态规划实质上是一种以空间换时间的技术，它在实现的过程中，不得不存储产生过程中的各种状态，所以它的空间复杂度要大于其它的算法。 01背包是在M件物品取出若干件放在空间为W的背包里，每件物品的体积为W1，W2……Wn，与之相对应的价值为P1,P2……Pn。求出获得最大价值的方案。 2.回溯法（探索与回溯法）是一种选优搜索法，按选优条件向前搜索，以达到目 标。但当探索到某一步时，发现原先选择并不优或达不到目标，就退回一步重新选择，这种走不通就退回再走的技术为回溯法，而满足回溯条件的某个状态的点称为“回溯点”。 在包含问题的所有解的解空间树中，按照深度优先搜索的策略，从根结点出发深度探索解空间树。当探索到某一结点时，要先判断该结点是否包含问题的解，如果包含，就从该结点出发继续探索下去，如果该结点不包含问题的解，则逐层向其祖先结点回溯。（其实回溯法就是对隐式图的深度优先搜索算法）。若用回溯法求问题的所有解时，要回溯到根，且根结点的所有可行的子树都要已被搜索遍才结束。
天融信负载均衡算法
1.Rr – Round Robin 默认情况下，访问请求分配的次序为： 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3,4 若Servers之间存在性能差异，可以通过调整分配粒度值（weight），来控制访问请求分配的次序： 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3,4,4,4, 2.Lc - Least Connections 新的访问请求将分配至当前连接数最少的一台服务器上。分配粒度方法定义了两个服务器的活动连接数要有多大差别，算法里才会将它们区分为不同等级。3.Sr – Shortest Response Time 基于后台服务器的最短相应时间来分配新的访问请求。 4.Pi – Persistent IP 相同IP地址的请求将会分配到相同的服务器上 5.HI - Hash IP 这是一种基于源IP地址Hash来分发新建连接的算法。客户端发送一个请求到虚拟服务器；负载均衡设备将根据源IP地址计算出的哈希值来选择将该访问请求发送到哪一台服务器；对于哈希值相同的请求连接，都将会发送到相同的服务器上。 注意：如果一台服务器失效了，将导致负载均衡设备上的哈希值重新计算，这样对所有原已维持的会话状态都将产生影响。 在负载均衡集群的方式下，客户端到服务器端的对应关系，在其他负载均衡设备上无法维持的，因此当其中一台负载均衡设备失效以后，客户端的请求将会在其他正常的负载均衡重新进行负载分配。 6.CHI – Consistent Hash IP 这是一种基于源IP地址Hash来分发新建连接的算法。 客户端发送一个请求到虚拟服务器；负载均衡设备将根据源IP地址计算出的哈希值来选择将该访问请求发送到哪一台服务器；对于哈希值相同的请求连接，都将会发送到相同的服务器上。 注意：
解0-1背包问题的动态规划算法
关于求解0/1背包问题的动态规划算法 摘要：本文通过研究动态规划原理，提出了根据该原理解决０／１背包问题的方法与算法实现， 并对算法的正确性作了验证．观察程序运行结果，发现基于动态规划的算法能够得到正确的决策方案且比穷举法有效． 关键字：动态规划；０／１背包；约束条件；序偶；决策序列；支配规则 1、引 言 科学研究与工程实践中，常常会遇到许多优化问题，而有这么一类问题，它们的活动过程可以分为若干个阶段，但整个过程受到某一条件的限制。这若干个阶段的不同决策的组合就构成一个完整的决策。0/1背包问题就是一个典型的在资源有限的条件下，追求总的收益最大的资源有效分配的优化问题。 对于0/1背包问题，我们可以这样描述：设有一确定容量为C 的包及两个向量C ’=（S 1，S 2，……，S n ）和P=（P 1，P 2，……，P N ），再设X 为一整数集合，即X=1，2，3，……，N ，X 为SI 、PI 的下标集，T 为X 的子集，那么问题就是找出满足约束条件∑S i 〈=C ，使∑PI 获得最大的子集T 。在实际运用中，S 的元素可以是N 个经营项目各自所消耗的资源，C 可以是所能提供的资源总量，P 的元素可是人们从各项项目中得到的利润。 0/1背包问题是工程问题的典型概括，怎么样高效求出最优决策，是人们关心的问题。 2、求解问题的动态规划原理与算法 2．1动态规划原理的描述 求解问题的动态规划有向前处理法向后处理法两种，这里使用向前处理法求解0/1背包问题。对于0/1背包问题，可以通过作出变量X 1，X 2，……，X N 的一个决策序列来得到它的解。而对于变量X 的决策就是决定它是取0值还是取1值。假定决策这些X 的次序为X n ，X N-1，……，X 0。在对X 0做出决策之后，问题处于下列两种状态之一：包的剩余容量是M ，没任何效益；剩余容量是M-w ，效益值增长了P 。显然，之后对X n-1，Xn-2，……，X 1的决策相对于决策X 所产生的问题状态应该是最优的，否则X n ，……，X 1就不可能是最优决策序列。如果设F j （X ）是KNAP （1，j ，X ）最优解的值，那么F n （M ）就可表示为 F N （M ）=max(f n (M),f n-1(M-w n )+p n )} （1） 对于任意的f i (X),这里i>0，则有 f i (X)=max{f i-1(X),f i-1(X-w i )+p i } （2） 为了能由前向后推而最后求解出F N （M ），需从F 0（X ）开始。对于所有的X>=0,有F 0（X ）=0，当X<0时，有F 0（X ）等于负无穷。根据（2），可求出0〈X 〈W 1和X 〉=W 1情况下F 1（X ）的值。接着由（2）不断求出F 2，F 3，……，F N 在X 相应取值范围内的值。 2．2 0/1背包问题算法的抽象描述 (1)初始化各个元素的重量W[i]、效益值P[i]、包的最大容量M ； (2)初始化Ｓ0； (3)生成S i ；
F5负载均衡算法详解
应用交换技术的负载均衡算法 应用交换技术里主要包括四项关键的技术： ●截获和检查流量 ●服务器监控健康检查 ●负载均衡算法 ●会话保持 截获和检查流量保证只有合适的数据包才能通过； 服务器监控和健康检查随时了解服务器群的可用性状态； 负载均衡和应用交换功能通过各种策略导向到合适的服务器； 会话的保持以实现与应用系统完美结合； F5在应用交换技术中的优势： A、截获和检查流量 –BIG-IP 有最强的数据包截获和检查引擎去检查任何数据流量包中的任何部分，可以检测16384bytes包的深度，理论上可以检测 64Kbytes的包长度 –这使得BIG-IP 明显有别于其他的厂商的产品 B、用于定制控制的iRules工具 –可用来定义如何根据报头和/或TCP有效负载信息来引导、保存和过滤流量。 –iRules增强了企业或服务提供商定根据业务需求定制应用流量的能力。 –通用检查引擎和iRules分别是应用智能和业务决策来进行应用流量管理的方法和工具。 C、服务器监控和健康检查
–服务器(Node)-Ping(ICMP) –服务(Port)-Connect –扩展的应用验证(EA V) –扩展的内容验证(ECV) –针对VOD服务器的专用健康检查机制 –针对节点的检查频率和超时频度,e.g.10seconds响应,e.g.5seconds D、负载均衡和应用交换功能 –Global Load Balancer提供17种负载均衡算法 –F5提供最优质的负载均衡和应用交换功能 静态算法 动态算法 智能算法 I –control UIE + Irules –Local Load Balancer提供12种负载均衡算法 E、持续功能 –连续性与负载平衡是相互对立的，但它对于负载平衡又是必不可少的! –简单的连续性—基于源地址 –HTTP Cookie 连续性 –SSL Session ID 连续性 –目的地址的亲合作用--caches –standby BIG-IP实现对连续性记录的镜像 –智能与第七层的内容交换组合 F5做为应用交换领域的领导厂商，一直保持着技术上的领先地位，F5已经有40多项技术申请了专利，其它的竞争合作伙伴都在购买F5的这些专利技术。接下来我们讨论一下负载均衡算法。
自适应波束成形算法LMS、RLS、VSSLMS
传统的通信系统中，基站天线通常是全向天线，此时，基站在向某一个用户发射或接收信号时，不仅会造成发射功率的浪费，还会对处于其他方位的用户产生干扰。 然而，虽然阵列天线的方向图是全向的，但是通过一定技术对阵列的输出进行适当的加权后，可以使阵列天线对特定的一个或多个空间目标产生方向性波束，即“波束成形”，且波束的方向性可控。波束成形技术可以使发射和接收信号的波束指向所需要用户，提高频谱利用率，降低干扰。 传统的波束成形算法通常是根据用户信号波达方向（DOA）的估计值构造阵列天线的加权向量，且用户信号DOA在一定时间内不发生改变。然而，在移动通信系统中，用户的空间位置是时变的，此时，波束成形权向量需要根据用户当前位置进行实时更新。自适应波束成形算法可以满足上述要求。 本毕业设计将对阵列信号处理中的波束成形技术进行研究，重点研究自适应波束成形技术。要求理解掌握波束成形的基本原理，掌握几种典型的自适应波束成形算法，熟练使用MATLAB仿真软件，并使用MA TLAB仿真软件对所研究的算法进行仿真和分析，评估算法性能。 （一）波束成形： 波束成形，源于自适应天线的一个概念。接收端的信号处理，可以通过对多天线阵元接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号。从天线方向图(pattern)视角来看，这样做相当于形成了规定指向上的波束。例如，将原来全方位的接收方向图转换成了有零点、有最大指向的波瓣方向图。同样原理也适用用于发射端。对天线阵元馈电进行幅度和相位调整，可形成所需形状的方向图。 波束成形技术属于阵列信号处理的主要问题：使阵列方向图的主瓣指向所需的方向。 在阵列信号处理的范畴内，波束形成就是从传感器阵列重构源信号。虽然阵列天线的方向图是全方向的，但阵列的输出经过加权求和后，却可以被调整到阵列接收的方向增益聚集在一个方向上，相当于形成了一个“波束”。 波束形成技术的基本思想是：通过将各阵元输出进行加权求和，在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上，对期望信号得到最大输出功率的导向位置即给出波达方向估计。 “导向”作用是通过调整加权系数完成的。对于不同的权向量，上式对来自不同方向的电波便有不同的响应，从而形成不同方向的空间波束。
01背包问题动态规划详解及C++代码
0/1背包问题动态规划详解及C++代码 1. 问题描述 给定一个载重量为C的背包 有n个物品 其重量为wi 价值为vi 1<=i<=n 要求:把物品装入背包 并使包内物品价值最大2. 问题分析 在0/1背包问题中 物体或者被装入背包 或者不被装入背包 只有两种选择。循环变量i j意义 前i个物品能够装入载重量为j的背包中 数组c意义 c[i][j]表示前i个物品能装入载重量为j的背包中物品的最大价值 若w[i]>j 第i个物品不装入背包 否则 若w[i]<=j且第i个物品装入背包后的价值>c[i-1][j] 则记录当前最大价值 替换为第i个物品装入背包后的价值 其c++代码如下 #include
应用负载均衡设计方案v1设计方案
应用负载均衡设计方案v1设 计方案 1．需要有支持应用的负载均衡产品，具备多种负载均衡算法。 2．能够做到根据各个Web服务器的性能，合理地分配服务器群中的每台机器所要处理的请求。 3．能够及时的发现群中的某台机器当掉，从而不对此机器发送请求。当掉机器恢复正常后，自动进行业务处理。 4．可以应对大量的服务访问；至少2, 000, 000条的TCP同时并发连接，至少每秒建立100, 000条连接。 5．有效直观的监控统计界面，包含当前时刻、过去一段时间的请求数量统计、性能统计、会话时间统计。 6．为个人业务提供SSL加密服务，可以将服务器SSL加/解密前移，并提供高效的https加/解密性能。 7．能够提供有效的机制缓解后台应用中间键服务器压力，提高业务的访问量。
一、方案建议 针对上一节提出的需求分析，F5公司充分考虑XXXX现有的实际状况，结合F5公司在 国际上网络优化案例的经验，总结出以下应用交付优化设计方案。 方案采用F5公司的新一代LTM应用交换机BIGIP3400, 提供后台Web服务器集群的负 载均衡；同时，采用另两台BIGIP 3400设备提供后台中间键服务器负载均衡，并减轻中间键服务器的压力。 在负责实现Web服务器负载均衡的BIG-IP 3400上设置两个Vlan , 分别是External Vlan 负责连接外部的防火墙系统, Internal Vlan负责连接部Web服务器集群。并且在该对BIG-IP 3400上，分别采用SSL加速模块帮助后台Web服务器实现业务的加密处理；还采用了动态智能压缩模块帮助XXXX在有限的带宽下实现访问速度的提高和访问量的增大。 在负责实现部中间键服务器负载均衡的BIG-IP 3400也设置两个Vlan，分别是External Vlan 负责连接外部的Web服务器集群, Internal Vlan负责连接部中间键服务器集群。并 且在该对BIG-IP 3400上，采用One-Connection技术降低后台中间键服务器集群的负载。
0-1背包问题动态规划详解及代码
0/1 背包问题动态规划详解及C代码 动态规划是用空间换时间的一种方法的抽象。其关键是发现子问题和记录其结果。然后利用这些结果减轻运算量。 问题描述： 给定N中物品和一个背包。物品i的重量是W i,其价值位V i，背包的容量为C。问应该如何选择装入背包的物品，使得转入背包的物品的总价值为最大？？ 在选择物品的时候，对每种物品i只有两种选择，即装入背包或不装入背包。不能讲物品i 装入多次，也不能只装入物品的一部分。因此，该问题被称为0-1背包问题。 问题分析：令V(i,j)表示在前i(1<=i<=n)个物品中能够装入容量为就j(1<=j<=C)的背包中的物品的最大价值，则可以得到如下的动态规划函数: (1) V(i,0)=V(0,j)=0 (2) V(i,j)=V(i-1,j) j
几种的负载均衡算法
实用标准文案 几种负载均衡算法 本地流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法： 静态负载均衡算法包括：轮询，比率，优先权 动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。 静态负载均衡算法 ◆轮询（Round Robin）：顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从顺序循环队列中拿出，不参加下一次的轮询，直到其恢复正常。 ◆比率（Ratio）：给每个服务器分配一个加权值为比例，根椐这个比例，把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆优先权（Priority）：给所有服务器分组,给每个组定义优先权，BIG-IP 用户的请求，分配给优先级最高的服务器组（在同一组内，采用轮询或比率算法，分配用户的请求）；当最高优先级中所有服务器出现故障，BIG-IP 才将请求送给次优先级的服务器组。这种方式，实际为用户提供一种热备份的方式。 动态负载均衡算法 ◆最少的连接方式（Least Connection）：传递新的连接给那些进行最少连接处理的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。
◆最快模式（Fastest）：传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直精彩文档．实用标准文案 到其恢复正常。 ◆观察模式（Observed）：连接数目和响应时间以这两项的最佳平衡为依据为新的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障，BIG-IP就把其从服务器队列中拿出，不参加下一次的用户请求的分配，直到其恢复正常。 ◆预测模式（Predictive）：BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标，进行预测分析，选择一台服务器在下一个时间片内，其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP 进行检测) ◆动态性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP 收集到的应用程序和应用服务器的各项性能参数，动态调整流量分配。 ◆动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少时，动态地将备份服务器补充至主服务器群。 ◆服务质量(QoS）:按不同的优先级对数据流进行分配。 ◆服务类型(ToS): 按不同的服务类型（在Type of Field中标识）负载均衡对数据流进行分配。 ◆规则模式：针对不同的数据流设置导向规则，用户可自行。 负载均衡对应本地的应用交换，大家可以通过对上述负载均衡算法的理解，结合实际的需求来采用合适你的负载均衡算法，我们常用到的一般是最少连接数、最快反应、或者轮询，决定选用那种算法，主要还是要结合实际的需求。
麦克风波束成形的基本原理
启拓专业手拉手会议，矩阵切换厂商-全球抗干扰专家 麦克风波束成形的基本原理 麦克风波束成形是一个丰富而复杂的课题。所有MEMS麦克风都具有全向拾音响应，也就是能够均等地响应来自四面八方的声音。多个麦克风可以配置成阵列，形成定向响应或波束场型。经过设计，波束成形麦克风阵列可以对来自一个或多个特定方向的声音更敏感。本应用笔记仅讨论基本概念和阵列配置，包括宽边求和阵列和差分端射阵列，内容涵盖设计考虑、空间和频率响应以及差分阵列配置的优缺点。 阵列和差分端射阵列，内容涵盖设计考虑、空间和频率响应以及差分阵列配置的优缺点。 空气中声波的频率与波长的关系 方向性和极坐标图 方向性描述麦克风或阵列的输出电平随消声空间中声源位置的改变而变化的模式。ADI 公司的所有MEMS麦克风都是全向麦克风，即它们对来自所有方向的声音都同样敏感，与麦克风所处的方位无关。图2所示为全向麦克风响应的2轴极坐标图。无论麦克风的收音孔位于
x-y平面、x-z平面还是y-z平面，此图看起来都相同。 全向麦克风响应图 本应用笔记中，阵列的“前方”称为轴上方向，指拾取目标音频的方向，在极坐标图上标为0°；“后方”为180°方向；“侧边”指前后方之间的空间，中心方向分别位于90°和270°。本应用笔记中的所有极坐标图均归一化到0°响应水平。 涉及声音频率和波长的所有公式都使用以下关系式：c = f ×λ，其中c为343 m/s，即声音在20℃的空气中的传播速度。图1显示了这些条件下声波的频率与波长的关系。本应用笔记末尾的“设计参数计算公式”列出了本文所用阵列设计参数的计算公式。 宽边阵列 宽边麦克风阵列是指一系列麦克风的排列方向与要拾取的声波方向垂直(见图3)。图中，d是阵列中两个麦克风元件的间距。来自阵列宽边的声音通常就是要拾取的声音。
0-1背包问题动态规划详解及代码
0/1背包问题动态规划详解及C代码 动态规划是用空间换时间的一种方法的抽象。其关键是发现子问题和记录其结果。然后利用这些结果减轻运算量。 比如01背包问题。 /*一个旅行者有一个最多能用M公斤的背包，现在有N件物品， 它们的重量分别是W1，W2，...,Wn, 它们的价值分别为P1,P2,...,Pn. 若每种物品只有一件求旅行者能获得最大总价值。 输入格式： M,N W1,P1 W2,P2 ...... 输出格式： X*/ 因为背包最大容量M未知。所以，我们的程序要从1到M一个的试。比如，开始任选N件物品的一个。看对应M的背包，能不能放进去，如果能放进去，并且还有多的空间，则，多出来的空间里能放N-1物品中的最大价值。怎么能保证总选择是最大价值呢？看下表。 测试数据： 10,3 3,4
4,5 5,6 c[i][j]数组保存了1,2,3号物品依次选择后的最大价值. 这个最大价值是怎么得来的呢?从背包容量为0开始,1号物品先试,0,1,2,的容量都不能放.所以置0,背包容量为3则里面放 4."这样,这一排背包容量为4,5,6,....10的时候，最佳方案都是放 4."假如1号物品放入背包.则再看2号物品.当背包容量为3的时候，最佳方案还是上一排的最价方案c为 4."而背包容量为5的时候，则最佳方案为自己的重量 5."背包容量为7的时候，很显然是5加上一个值了。加谁??很显然是7-4=3的时候.上一排c3的最佳方案是 4."所以。总的最佳方案是5+4为 9."这样.一排推下去。最右下放的数据就是最大的价值了。(注意第3排的背包容量为7的时候,最佳方案不是本身的 6."而是上一排的 9."说明这时候3号物品没有被选.选的是1,2号物品.所以得 9.") 从以上最大价值的构造过程中可以看出。 f(n,m)=max{f(n-1,m), f(n-1,m-w[n])+P(n,m)}这就是书本上写的动态规划方程.这回清楚了吗? 下面是实际程序（在VC 6."0环境下通过）: #include
动态规划之-0-1背包问题及改进
动态规划之-0-1背包问题及改进
有N件物品和一个容量为V的背包。第i件物品的重量是w[i]，价值是v[i]。求解将哪些物品装入背包可使这些物品的重量总和不超过背包容量，且价值总和最大。在选择装入背包的物品时，对于每种物品i，只能选择装包或不装包，不能装入多次，也不能部分装入，因此成为0-1背包问题。 形式化描述为：给定n个物品，背包容量C >0,重量第i件物品的重量w[i]>0, 价值v[i] >0 , 1≤i≤n.要求找一n元向量(X1,X2,…,X n,), X i∈{0,1}, 使得∑（w[i] * Xi）≤C,且∑ v[i] * Xi达最大.即一个特殊的整数规划问题。 数学描述为： 求解最优值：
设最优值m(i,j)为背包容量为j、可选择物品为i，i+1，……，n时的最优值(装入包的最大价值)。所以原问题的解为m(1，C) 将原问题分解为其子结构来求解。要求原问题的解m(1，C)，可从m(n，C)，m(n-1，C)，m(n-2，C).....来依次求解，即可装包物品分别为（物品n）、（物品n-1，n）、（物品n-2，n-1，n）、……、（物品1，物品2，……物品n-1，物品n）。最后求出的值即为最优值m(1，C)。 若求m(i,j)，此时已经求出m(i+1,j)，即第i+1个物品放入和不放入时这二者的最大值。 对于此时背包剩余容量j=0,1,2,3……C，分两种情况： (1)当w[i] > j，即第i个物品重量大于背包容量j时，m(i,j)=m(i+1,j) (2)当w[i] <= j，即第i个物品重量不大于背包容量j时，这时要判断物品i放入和不放入对m的影响。 若不放入物品i，则此时m(i,j)=m(i+1,j) 若放入物品i，此时背包
无线物理层安全通信中的波束成形技术研究
无线物理层安全通信中的波束成形技术研究物理层安全技术利用无线信道特征来实现安全通信,有效克服了传统安全技术依赖于窃听者有限能力的缺陷。随着多天线系统的快速发展和应用,基于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)波束成形的物理层安全传输技术能够充分利用空间自由度来开发合法信道和窃听信道的差异性,同时满足了无线通信的可靠性和安全性需求,因而成为当前无线通信领域的研究热点。 其中,保密容量之外的安全目标下的低复杂度波束成形算法、适用于不同误差模型下鲁棒性更强的波束成形算法以及有限反馈波束成形算法的保密性能分析等成为了物理层安全研究中的关键和难点问题。本文围绕这些问题在合法信道和窃听信道不同信道状态信息(Channel State Information,CSI)情况下进行了研究。 本文首先从理想CSI情况下的波束成形设计出发,针对多用户多天线高斯窃听信道(Multi-antenna Gaussian Multi-Receiver Wiretap Channel,MG-MRWC)模型中保密容量难以计算和用户间干扰(Inter-User Interference,IUI)导致信号交叉的问题,研究了保密和速率最大化和信干噪比 (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio,SINR)平衡两个问题,提出了以迫零(Zero Forcing,ZF)和信漏噪比(Signal-to-Leakage-and-Noise Ratio,SLNR)为基本准则的波束成形算法。为了验证SLNR准则度量保密性能的有效性,以多输入单输出多天线窃听(Multiple-Input Single-Output Multi-antenna Eavesdropper,MISOME)系统为例,本文从信号泄漏的角度定量分析了不同天线数目情况下SLNR波束成形算法的保密性能。 在此基础上,针对MG-MRWC模型的最大化保密和速率问题,本文提出了第I
静态负载均衡算法的简单说明
静态负载均衡算法的简单说明 实现的问题： 目前有N个资源Scale1~ScaleN，且这N个资源正在处理个数不等的请求，这时发来M个请求。 如何把M个请求分发到这N个资源中，使得分发完之后这N个资源所处理的请求是均衡的。 名词定义 Scale-资源 Order-请求 compId-每个资源的唯一标识 compId数组-compIdArr 根据每个Scale目前所处理的Order个数多少，从小到大把其对应的compId记录在数组中 负载分配数组-dispatchCountArr 对于dispatchCountArr[i]，它的值表示的是可以分发的Order的个数， 分发的compId的范围是在compIdArr[0]到compIdArr[i]之间。 例，如果有3个Scale，它们的compId和当前的Order个数分别为 Scale1：1，Scale2：5，Scale3：12 那么根据这组数据可以构造一个负载分配数组 dispatchCountArr[0]=(5-1)*1=4 表示可以在Scale1上再分配4个Order dispatchCountArr[1]=(12-5)*2=14 表示可以在Scale1和Scale2上平均分配14个Order dispatchCountArr[2]=整型最大值表示可以在Scale1~Scale3上再平均分配任意个Order 当有多个Order订单，需要为每个都分配一个compId时， 1.先从dispatchCountArr[0]开始，如果dispatchCountArr[0]不为0，说明可以把这个订单指派给Scale1， 并且dispatchCountArr[0]的值减1； 2.如果发现dispatchCountArr[0]已经为0，则继续看dispatchCountArr[1]， 如果大于0，说明可以再从Scale1和Scale2中取一个进行指派，用dispatchCountArr[1] mod 2产生一个0到1 的index，意思是在Scale1和Scale2之间进行平均分配，取compIdArr[index]作为分配的compId， 同时dispatchCountArr[1]减1 3.如果dispatchCountArr[1]也被减为0，那么继续看dispatchCountArr[2]，类似2中的操作， 用dispatchCountArr[2] mod 3产生一个0到2的index，意思是在Scale1到Scale3