高速公路監(jiān)控中心機房服務(wù)器架設(shè)優(yōu)化探討

鐘建斌

摘要：高速公路監(jiān)控中心由于集中了高速公路營運管理方面的多個應(yīng)用系統(tǒng)，里面安裝部署了大量的各種服務(wù)器。隨著營運管理的需求不斷增加，還有更多的服務(wù)器安裝部署進來。然而監(jiān)控中心機房在空間、供電、通風(fēng)、消防等方面的資源的固定的，不能隨便增加。更重要的是，很多應(yīng)用系統(tǒng)并不需要獨立的服務(wù)器去支撐。以上兩方面的原因，造成了監(jiān)控中心機房在負(fù)載以及性能優(yōu)化方面面臨極大的壓力。本文探討了高速公路監(jiān)控中心機房服務(wù)器架設(shè)優(yōu)化的幾個技術(shù)方面的方案。

關(guān)鍵詞：高速公路；監(jiān)控中心機房；服務(wù)器

目前，我國高速公路機電系統(tǒng)一般由三大基礎(chǔ)系統(tǒng)組成：通信系統(tǒng)，收費系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)的設(shè)備以及應(yīng)用總節(jié)點都在路段監(jiān)控中心機房。監(jiān)控中心機房成了整個高速公路營運管理的核心。高速公路監(jiān)控中心由于集中了高速公路營運管理方面的多個應(yīng)用系統(tǒng)，里面安裝部署了大量的各種服務(wù)器。隨著營運管理的需求不斷增加，還有更多的服務(wù)器安裝部署進來，造成高速公路不斷的擴容升級。然而監(jiān)控中心機房在空間、供電、通風(fēng)、消防等方面的資源的固定的，不能隨便增加。更重要的是，很多應(yīng)用系統(tǒng)并不需要獨立的服務(wù)器去支撐，往往造成服務(wù)器資源的極大浪費。以上兩方面的原因，造成了監(jiān)控中心機房在負(fù)載以及性能優(yōu)化方面面臨極大的壓力，很有必要對監(jiān)控中心服務(wù)器部署架構(gòu)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)應(yīng)用優(yōu)化、節(jié)約資源、節(jié)能減排以及便于維護的目的。

一、現(xiàn)狀分析

以XX高速公路為例，監(jiān)控中心機房部署了多個系統(tǒng)的多臺服務(wù)器。有些服務(wù)器工作載荷很小，用戶訪問量需求也不大，性能要求不是太高；而有些服務(wù)器卻負(fù)擔(dān)著較大的用戶訪問量，性能需求較高。為了有效整合資源，釋放機柜空間，實現(xiàn)用戶訪問負(fù)載均衡，在不增加新服務(wù)器的情況下需要對多個服務(wù)器部署方式進行優(yōu)化。

目前監(jiān)控中心機房服務(wù)器部署現(xiàn)狀見下表：

二、技術(shù)方案

優(yōu)化整合的原則是先考慮專用性和數(shù)據(jù)安全等級，然后是兼容性。采用集群冗余技術(shù)以及負(fù)載均衡技術(shù)對服務(wù)器系統(tǒng)進行優(yōu)化。

圖一故障遷移示意圖

集群冗余技術(shù)原理

集群是一組相互獨立的、通過高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計算機，它們構(gòu)成了一個組，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。一個客戶與集群相互作用時，集群像是一個獨立的服務(wù)器。集群配置是用于提高可用性和可縮放性。集群技術(shù)使系統(tǒng)在故障發(fā)生時仍可以繼續(xù)工作，將系統(tǒng)停運時間減到最小。集群系統(tǒng)在提高系統(tǒng)的可靠性的同時，也大大減小了故障損失。

當(dāng)集群中的一個系統(tǒng)發(fā)生故障時，集群軟件迅速做出反應(yīng)，將該系統(tǒng)的任務(wù)分配到集群中其它正在工作的系統(tǒng)上執(zhí)行?？紤]到計算機硬件和軟件的易錯性，高可用性集群的主要目的是為了使集群的整體服務(wù)盡可能可用。如果高可用性集群中的主節(jié)點發(fā)生了故障，那么這段時間內(nèi)將由次節(jié)點代替它。次節(jié)點通常是主節(jié)點的鏡像。當(dāng)它代替主節(jié)點時，它可以完全接管其身份，因此使系統(tǒng)環(huán)境對于用戶是一致的。

高可用性集群使服務(wù)器系統(tǒng)的運行速度和響應(yīng)速度盡可能快。它們經(jīng)常利用在多臺機器上運行的冗余節(jié)點和服務(wù)，用來相互跟蹤。如果某個節(jié)點失敗，它的替補者將在幾秒鐘或更短時間內(nèi)接管它的職責(zé)。因此，對于用戶而言，集群永遠不會停機。

負(fù)載均衡技術(shù)原理

負(fù)載均衡（又稱為負(fù)載分擔(dān)），英文名稱為Load Balance，其意思就是將負(fù)載（工作任務(wù)）進行平衡、分?jǐn)偟蕉鄠€操作單元上進行執(zhí)行，例如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器等，從而共同完成工作任務(wù)。

負(fù)載均衡可分為硬件負(fù)載均衡設(shè)備解決方案和負(fù)載均衡軟件解決方案兩種。前者投資大，適用于大規(guī)模系統(tǒng)應(yīng)用，后者性價比高，適用于小型系統(tǒng)。目前較為成熟可靠的負(fù)載均衡軟件有PRIMECLUSTER（PCL）SIS。

PRIMECLUSTER（PCL）SIS是一個功能強大的基于軟件的負(fù)載均衡產(chǎn)品，提供可擴展的容錯網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。SIS幫助用戶建立一個可擴展的、可靠的并易于管理的服務(wù)器集群，提供了在Linux、Solaris、Windows環(huán)境下實現(xiàn)負(fù)載均衡（Load Balance）的高效、可靠和高性價比的方案。

PCL-SIS集群中的節(jié)點可通過一至多個虛擬IP（VIP）地址來訪問，在用戶面前就好象是一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

PCL-SIS節(jié)點可以包括Linux、Solaris或Windows，它們共享不同服務(wù)的負(fù)載。有了SIS，用戶可配置每項服務(wù)的負(fù)載共享，還可運用多種負(fù)載均衡算法對特殊應(yīng)用及站點需求進行細調(diào)。

PCL-SIS刪除了單一故障點并確保以下可用性：

●如果任一SIS節(jié)點或服務(wù)出現(xiàn)故障，SIS會對故障節(jié)點周圍的請求進行調(diào)度；

●任一出現(xiàn)故障的SIS模塊會得到適度修復(fù)；

●曾啟動過SIS的故障節(jié)點重啟之后將無縫加入集群，從而恢復(fù)最大性能。

●通過將出局包從NIC路由至功能節(jié)點，SIS可恢復(fù)NIC故障。

SIS具有以下特色：

●為所有外部用戶提供單一IP目標(biāo)地址

●易于添加節(jié)點和服務(wù)

●基于每個端口的TCP和UDP服務(wù)配置

●多種可用的負(fù)載均衡算法

●無縫處理節(jié)點故障、服務(wù)故障和組件故障

●靈活的備份節(jié)點管理

本項目采用軟件負(fù)載均衡解決方案。

服務(wù)器負(fù)載的評價方式

目前京珠北監(jiān)控中心的眾多服務(wù)器的負(fù)載情況可用以下三種方式進行評定：

1）事務(wù)請求頻率：對于管理型服務(wù)器，它的事務(wù)請求頻率相對較低；對于應(yīng)用處理型服務(wù)器，它的事務(wù)請求相對較高。

2）網(wǎng)絡(luò)流量：網(wǎng)絡(luò)流量高的服務(wù)器負(fù)載相對較高。對于進行視頻處理的服務(wù)器，其網(wǎng)絡(luò)流量是最高的（視頻事件服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和高清卡口服務(wù)器）。

3）運算任務(wù)：對于業(yè)務(wù)交叉程度較高的系統(tǒng)，其運算任務(wù)相對較高。例如監(jiān)控服務(wù)器，既需要采集大量設(shè)備數(shù)據(jù)，也需要復(fù)雜的分析運算，其運算任務(wù)相對較重。這一點可以通過服務(wù)器CPU及內(nèi)存資源的占用進行評估。

本項目將對各服務(wù)器的實時流量進行檢測，對服務(wù)器CPU及內(nèi)存資源的占用進行情況評估評估，從而得到服務(wù)器負(fù)載曲線表。從而制定優(yōu)化計劃。

由于高清卡口服務(wù)器（表一第8項）在專用性和數(shù)據(jù)安全等級上面較高，所以不做改動，保持原有獨立性。事件檢測服務(wù)器（表一第3項）由于要實時分析攝像槍傳送過來的圖像，工作負(fù)載也是比較高，所以建議保留原有獨立性。緊急電話服務(wù)器及防火墻＼IPD管理服務(wù)器（表一第1、6項）由于都是需要Linux操作系統(tǒng)，所以可以合并為一臺機器進行部署。管理服務(wù)器以及監(jiān)控服務(wù)器（表一第4、7項）可以合并進行服務(wù)器集群部署，提高系統(tǒng)的可靠性。防病毒服務(wù)器、以及媒體服務(wù)器（表一第2、5項）需要支撐大客戶訪問量所以建議擴充為三臺服務(wù)器進行負(fù)載均衡?？梢杂萌_服務(wù)器同時部署流媒體服務(wù)軟件，然后增加一套負(fù)載均衡軟件PRIMECLUSTER（PCL）SIS。通過系統(tǒng)設(shè)置將視頻分發(fā)的服務(wù)分別部署在不同的服務(wù)器上，以此達到訪問負(fù)載均衡的目的。這樣的改動需要對原有瀏覽客戶端軟件進行重新設(shè)置，將不同的視頻源參數(shù)（IP地址和端口）進行重新設(shè)置。

將不同的硬盤錄像機或其他視頻源分別鏈接到不同流媒體服務(wù)器進行分發(fā)。

軟件移植方式

1）防火墻＼IPD管理服務(wù)器中的應(yīng)用軟件以及數(shù)據(jù)庫管理軟件移植到緊急電話服務(wù)器上。

2）將兩臺HP G6/G7服務(wù)器從新安裝windows 2008 服務(wù)器軟件，并安裝集群軟件使之成為服務(wù)器集群。然后將管理服務(wù)器、監(jiān)控服務(wù)器（視頻管理服務(wù)器）同時部署在兩臺服務(wù)器上面，而且同時連接到同一個IPSAN存儲器上。

3）將三臺IBM M2/M3服務(wù)器安裝windows 2008 服務(wù)器軟件，并同時部署流媒體服務(wù)軟件和防病毒服務(wù)器、，只是在三臺服務(wù)器上配置不同的流媒體訪問數(shù)據(jù)。然后從新設(shè)定流媒體瀏覽客戶端的地址設(shè)置。

4）需要對各交換機進行路由以及映端口射設(shè)置。

結(jié)語

該項目實施后，經(jīng)過實際測試監(jiān)控中心機房實現(xiàn)了能耗下降25.3%，剩余空間擴充了2各機柜，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷降低了18.7%，維護成本降低了30%左右。實踐證明，對監(jiān)控中心服務(wù)器進行重新優(yōu)化架構(gòu)設(shè)計將能有效實現(xiàn)降低能耗，優(yōu)化資源配置，降低維護成本等目的。

參考文獻：

[1]王國鑫，劉麗云，胡彬.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置與管理. 機械工業(yè)出版社，2010.9

[2]劉雪梅. 服務(wù)器端軟件性能分析和診斷. 北京郵電大學(xué)出版社，2011.7

[3]李智慧. 大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)：核心原理與案例分析. 電子工業(yè)出版社，2013.10

[4]門伯里（Peter Membrey），豪斯（David Hows），普拉奇（Eelco Plugge）著，武海峰，陳曉亮 譯. 實用負(fù)載均衡技術(shù)：網(wǎng)站性能優(yōu)化攻略，2013.5

[5]任永杰，單海濤. KVM虛擬化技術(shù)：實戰(zhàn)與原理解析，2013.10