中職學校服務器集群技術的搭建和應用

劉幸輝

引言：中職校園網經過多年的發(fā)展，硬件設施設備已比較完善，但隨著各種應用系統(tǒng)使用的不斷深入，數據量的處理上要求越來越高，對服務器提出了更高的要求。本文分析了當前中職校園網服務器使用的現(xiàn)狀，提出在中職校園網中搭建服務器集群，通過集群技術提高學校的資源利用率，有效地、及時地完成吞吐量大的數據處理及各種應用。

一、當前中職學校服務器使用現(xiàn)狀

當前大多數中職學校都已建成了一定規(guī)模的校園網，根據實際需要，搭建了Web網站系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、教學管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、學生管理系統(tǒng)、資產管理系統(tǒng)等，各種應用系統(tǒng)為行政辦公、教學管理提供了便利。各教學部門也根據教學、技能訓練及比賽的需要，自行開發(fā)或購買應用軟件、比賽指定軟件等。這些管理或教學上的應用系統(tǒng)，缺乏整體規(guī)劃、配合和協(xié)作，尤其是為解決系統(tǒng)的應用及本系統(tǒng)的問題，都有一套獨立的數據庫，這些數據格式上互不相同，導致數據的不一致性，形成了信息孤島。隨著應用的不斷深入，伴隨而來的是各種應用服務和數據量的急劇增長，不同應用級別的用戶如行政管理、教學服務、科學研究、生活服務等部門和教職員工，學生群體等對各種數據信息的收集、整理、歸檔、通訊和存儲有了更高的要求。信息量的日益增加，給建設之初各自為戰(zhàn)的并沒有過多考慮負載和容錯的應用服務器帶來了不小的壓力。數據集中處理的同時，各應用系統(tǒng)的核心業(yè)務對服務器的安全性能、快速響應等要求不斷提高，對核心服務器關鍵性的負載動態(tài)平衡及容錯功能提出了更高的要求，如何搭建高可用性、可伸縮性和卓越性能的服務器集群環(huán)境，已成為當前中職學校校園網建設迫切要解決的問題。

二、服務器集群技術及種類

一般來說，集群是指一組計算機通過傳輸介質，以特定的方式聯(lián)結起來并協(xié)同完成特定任務的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，計算機可以是同構的也可以是異構的。服務器的集群就是一組兩臺或兩臺以上的服務器聯(lián)結起來協(xié)同工作，均衡負荷，相互通訊，共享資源。從用戶的角度來看，集群服務器就像是一臺具有強大處理能力、海量存儲、具有均衡負荷、容錯功能的性能卓越的服務器。

當前主流的服務器集群方式包括以下幾種：

（一）服務器主備集群方式

由一臺服務器在正常運行狀態(tài)下提供對外服務，其它集群節(jié)點作為備份機，備份機在正常狀態(tài)下不接受外部的應用請求，實時對主服務器進行檢測，當主服務器出現(xiàn)故障或因為某種原因DOWN機時才會接管應用服務，因此設備利用率最高可達50%。

（二）服務器互備份集群方式

由多臺服務器組成集群，每臺服務器運行獨立的應用，同時作為其它服務器的備份機，當主服務器出現(xiàn)故障或因為某種原因DOWN機導致應用中斷時，其服務將被備份集群節(jié)點所接管，接管服務的節(jié)點將運行自身應用和故障服務器的應用，這種方式各集群節(jié)點的硬件資源均可被應用于對外服務。

（三）服務器并行集群方式

由有兩臺或兩臺以上服務器構成，同時提供相同的應用，可以實現(xiàn)多臺服務器之間的負載均衡，提供海量訪問數據量的應用需求。

即在集群中，同一任務或服務由多個服務器共同承擔，集群的處理能力是這些服務器處理能力總和。由于集群內有多個服務器可完成同一任務，當某一個服務器發(fā)生故障時，其它服務器仍可繼續(xù)工作，從而保證了服務的連續(xù)性，所以這種集群也有一定的高可用性。

三、基于Windows Server 2008服務器集群的創(chuàng)建

從當前流行的服務器分析得知，不同的服務集群技術各有優(yōu)勢，本文結合校園網的實際選擇了基于Windows Server 2008群集進行服務器集群創(chuàng)建。具體如下。

第一步是確定服務器集群名稱并創(chuàng)建群集數據庫和初始的群集成員列表來定義新群集。如在已安裝了Windows server 2008的服務器上運行群集管理設置向導以及使用 cluster.exe命令行界面創(chuàng)建服務器群集。

第二步是添加可供所有群集成員使用的共用數據存儲設備。此時把HP 數據存儲設備添加到集群，作為共同的數據存儲設備給所有成員共享資源。

第三步是在另外將要成為群集成員的每一臺服務器上運行安裝實用工具。每當將新服務器添加到群集中時，新服務器都會自動從群集的原始成員獲得現(xiàn)有群集數據庫的副本。當服務器加入或形成群集時，群集服務會更新該服務器私有的數據庫并配置成數據庫副本。

四、服務器集群技術的校園網應用

（一）服務器集群技術的優(yōu)勢

集群系統(tǒng)內任意一臺服務器都可被所有的網絡用戶所訪問，對用戶而言是透明的，所有的操作用戶感覺不到任何差別。其主要優(yōu)勢在于可以提高系統(tǒng)處理的性能、提高訪問數據庫的效率、提高系統(tǒng)可靠性和抗災難性，更方便的可管理性以及更經濟高效的可伸縮性，以提高系統(tǒng)的整體性能。

（1）解決了傳統(tǒng)的情況下，當服務器不能滿足服務的要求時，就需要系統(tǒng)升級，就要使用性能更強大的服務器，不僅增加了新采購服務器的費用，還會導致在升級過程中，服務的中斷。

（2）采用服務器集群技術，原服務器繼續(xù)參與服務，不會造成資源浪費。

（3）服務器群集技術所采用的服務器在集群擴展能力方面，優(yōu)勢突出，可以與共享存儲設備發(fā)揮“云存儲”的物理云和虛擬云存儲功能。真正實現(xiàn)了服務器性能及數據存儲上的幾何級倍數的遞增、負載均衡、數據容錯等，實時響應了校園網各種應用需求。

（4）采用服務器集群可以把中心網絡機房的寶貴的空間資源騰出來，更重要的是為機房管理人員管理維護帶來了便利。

（5）服務器集群安全性能高、抗攻擊能力強，這在實際的應用實驗攻防中得于證實。實驗中做了一個數據量10G的洪泛攻擊服務器集群，試想如果單獨攻擊一臺服務器的話，那么這臺服務器被攻擊至癱瘓的可能性在90%以上，但是如果它攻擊的是10臺服務器呢？平均每臺承受1G，這樣一來癱瘓的可能性就不是那么大了，進一步說，如果是20臺服務器呢？一臺服務器的吞吐量只有一個點，多臺服務器集群，就能實現(xiàn)多點構成的一個防御網面，這樣一來，負載均衡，防御能力就能大大提升，攻擊所帶來的影響也會大大降低，服務器集群安全得到有效的保證。

（二）中職學校常用應用系統(tǒng)服務器集群技術的應用

中職學校應用系統(tǒng)服務器集群提供了負載平衡、可伸縮性和高可用性等技術，可以運行不同的網絡服務，如Web、多媒體、緩存服務和郵件等來提供不同的可伸縮網絡服務。

（1）web服務的可伸縮性

當前學校的門戶網站不僅是一個對外宣傳的窗口，而是一個學校信息化發(fā)展的縮影，校園網WEB服務器集群中各結點是通過高速光纖主干網絡線路相連接的，WEB服務中對于靜態(tài)的頁面和文件（如HTML文檔、圖片和音樂等），動態(tài)頁面ASP、PHP、JSP、Perl、或CGI等編程語言制作文件，均存儲于服務器中。無論是在同一Web服務器上多個動態(tài)頁面訪問同一數據，還是不同Web服務器上多個動態(tài)頁面訪問同一數據，當服務的負載增長時，集群服務器系統(tǒng)能被擴展來滿足需求，且不降低服務質量。

（2）可伸縮的媒體服務

校園網絡中集群服務器中共享存儲是媒體集群系統(tǒng)中關鍵要解決的問題之一，眾所周知，各類媒體文件等文件容量都比較大，如流媒體ra、rm、rp、swf、wav、ogg等通過流式的傳輸聲音、影像或動畫等多媒體信息。一個視頻片段，少則幾十MB，多則上百MB，GB容量。通過流媒體服務器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送，雖然用戶不必等到整個文件全部下載完畢，而只需經過幾秒或十數秒的啟動延時即可進行觀看。但當多媒體信息在客戶機上播放時，文件的剩余部分將在后臺從服務器內繼續(xù)下載，這對服務器的存儲容量和讀取文件的速度有較高的要求。因此，當前在服務器集群中，都設置了足于存儲和快速讀取媒體資源的海量存儲空間，實現(xiàn)可伸縮的媒體服務。

（3）可伸縮的CACHE服務

Cache服務器采用本地硬盤來存儲可緩存的對象，因為存儲可緩存的對象是寫操作，且占有一定的比例，通過本地硬盤可以提高I/O的訪問速度。當一臺Cache服務器在本地硬盤中未命中當前請求時，它可以通過ICP查詢其他集群Cache服務器是否有請求對象的副本，若存在，則從鄰近的Cache服務器取該對象的副本，這樣可以進一步提高Cache服務的命中率。有效的網絡Cache系統(tǒng)可以大大地減少網絡流量，降低響應延時以及服務器的負載。例如常用的DNS Cache服務器的應用上，當第一次訪問一個網站的時候，DNS服務器要通過別的服務器去查詢網站所對應的IP，這個查詢的時間會比較長，同時DNS服務器就把該網站和其對應的IP存儲在DNS cache里面了。當你第二次訪問時DNS服務器就直接從cache里面找對應的IP，這樣訪問該網站的速度就會快很多，一旦Cache服務器超載可能導致響應延時發(fā)生時，服務器集群Cache服務的可伸縮服務可以被擴展來提高Cache服務的處理能力。例如在主干網上的 Cache服務可能需要幾個Gbps的吞吐率甚至更高時，單獨一臺服務器根本無法達到這個吞吐率。

（4）可伸縮郵件服務

隨著校園網絡的發(fā)展，校內PC用戶的增多，與校外的聯(lián)系也不斷的增加，而這其中的主要應用之一的郵件往來是占了不小的比例，并且隨著用戶的增多，郵件的使用也不斷增長，學校郵件服務器就面臨著超載的問題。此時的郵件服務器也不能容納更多的用戶，此時如果通過更換高檔的服務器來代替原有的，就面臨數據信息遷移的十分繁瑣的問題，還會造成服務的中斷。而通過集群郵件服務器的應用，就可以發(fā)揮可伸縮擴展作用。

五、結論

服務器集群搭建以來，確保了數據的一致性，信息孤島的問題迎刃而解。具體表現(xiàn)在門戶網站的訪問響應有了明顯改善，極大的提高學校的知名度和美譽度；教務管理系統(tǒng)使用的顯著效果是學生在選課的高峰期，之前響應緩慢、甚至無法登錄的瓶頸問題得到了解決；專業(yè)教學資源共享平臺，提供的精品課程資源及各專業(yè)教學資源，方便了師生的學習；Moodle網絡教學平臺，共享專業(yè)教學資源庫的資源，實現(xiàn)數字化教學功能，創(chuàng)新了師生交互的教學模式和學生的學習方式，教學效果顯著提高，提升了教學質量。其他如OA等系統(tǒng)等的使用也有了質的提高?？傊掌骷杭夹g的應用，提高了校園網數字化、信息化、自動化管理水平，為學校的教育教學質量的提升，師生的學習、生活提供了極大的便利。

參考文獻

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[2]石開強，集群WEB代理服務器的設計，電子科技大學，2008年.

[3]李麗薇，王韌峰，劉靜，淺談在普通機房搭建服務器集群實驗環(huán)境—基于虛擬機技術運用，《北方經貿》，2010年09期.

（作者單位：廣西商業(yè)學校）