基于業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)在高校圖書館中的應(yīng)用

南 楠（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

基于業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)在高校圖書館中的應(yīng)用

南 楠
（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

針對高校圖書館對公眾開放后訪問量急劇增加帶來的系統(tǒng)安全保障問題，提出構(gòu)建一套面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對成熟已具有高可用情況下對高校圖書館管理的業(yè)務(wù)流程展開分析，提出基于業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)來雙向保障圖書館的正常使用，對各大高校圖書館的建設(shè)提供參考依據(jù)。

業(yè)務(wù)流程；高可用架構(gòu)；高校圖書館

0　引言

高校圖書館與地方圖書館的結(jié)合，打破了傳統(tǒng)圖書館的生存模式。校園網(wǎng)與外網(wǎng)的資源共享，對用戶提供更多的借閱服務(wù)雖提高了服務(wù)質(zhì)量，但也使高校圖書館的使用、擴(kuò)展和安全保障面臨不少危機(jī)。

高校圖書館存儲的海量信息資源一般都是分布式存儲，業(yè)務(wù)不僅面向校內(nèi)同時向校外開放，數(shù)字化的特點使其服務(wù)時間每天至少為15個小時以上。其強(qiáng)大的使用價值和一些珍貴的館藏都促使高校要建立一個高可用性、高維護(hù)性、高擴(kuò)展性的圖書館，確保其正常運行。

目前一些研究也針對于此，但都是從技術(shù)角度來考慮，常采用雙機(jī)熱備、集群技術(shù)負(fù)載均衡、虛擬化技術(shù)等模式來完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)避免其在運行時出現(xiàn)故障。但技術(shù)架構(gòu)再完美，仍不可避免系統(tǒng)故障的發(fā)生，因此不能僅從技術(shù)角度考慮系統(tǒng)的架構(gòu)問題，更應(yīng)在不偏離業(yè)務(wù)目標(biāo)的基礎(chǔ)上建立高可用的業(yè)務(wù)流程架構(gòu)［1］。本文從高校圖書館系統(tǒng)的工作流程角度出發(fā)，研究設(shè)計出一種面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)，為全面保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常服務(wù)提供助力。

1　面向業(yè)務(wù)高可用架構(gòu)原則

一般的高可用架構(gòu)主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面入手，面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)重點對象是高校圖書館的正常使用、用戶、管理者間的聯(lián)系，在技術(shù)架構(gòu)日趨成熟的同時使管理的步伐不至于落后造成使用中斷。

面向業(yè)務(wù)的高可用架構(gòu)的實現(xiàn)規(guī)則主要是以人為主體，在管理者和使用者能接受的最短時間內(nèi)定位問題并解決問題，要實現(xiàn)上述目的通常應(yīng)該遵循以下幾條原則：

（1）系統(tǒng)高可用性原則：高可用不僅包括軟硬件技術(shù)結(jié)構(gòu)，還包括管理和運維體系，盡最大努力保證業(yè)務(wù)不出問題或?qū)栴}發(fā)生時間縮短到最低限度，以業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)驅(qū)動體系構(gòu)成，這是技術(shù)層面再完善也不可能絕對做到的。

（2）系統(tǒng)高靈活性原則：任何數(shù)據(jù)在使用和保存上都應(yīng)遵守多機(jī)共享機(jī)制，不要把所有數(shù)據(jù)都保存在一臺服務(wù)器上，當(dāng)遇到故障時無法及時恢復(fù)使用。

（3）故障準(zhǔn)確定位原則：出現(xiàn)問題第一時間發(fā)現(xiàn)，第一時間解決，快速發(fā)現(xiàn)和定位問題所在，這點要結(jié)合技術(shù)和管理兩方面同時進(jìn)行。

（4）業(yè)務(wù)迅速恢復(fù)原則：服務(wù)出現(xiàn)問題，不要一味尋找發(fā)生問題原因，以盡快解決問題入手，選擇最佳解決方案后再排查出現(xiàn)問題的原因，讓業(yè)務(wù)的正常流程不中斷。

2　高校圖書館業(yè)務(wù)流程

高校圖書館的現(xiàn)有技術(shù)架構(gòu)基本為采用雙機(jī)主備或雙機(jī)互備機(jī)制，通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備使用公用IP地址，利用集群技術(shù)搭建多臺服務(wù)器結(jié)構(gòu)，將容錯、恢復(fù)時間盡量降低， 綜合遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)安全性，技術(shù)上的設(shè)計已滿足當(dāng)前需求。這時，業(yè)務(wù)的高度集中帶來的危險度將凸顯出來，任何一個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中斷都會使圖書館的使用受到影響。

高校圖書館的業(yè)務(wù)需求要根據(jù)學(xué)校對圖書館的定位而設(shè)置，對內(nèi)、對外或內(nèi)外兼有也要參考其規(guī)模和綜合資源。現(xiàn)有高校圖書館的業(yè)務(wù)流程主要包括兩大類：公眾服務(wù)部分和管理維護(hù)部分。公眾服務(wù)部分完成的功能是：借閱編號的獲取、檢索查詢、借閱、歸還等；管理維護(hù)部分包括：系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)管理、數(shù)據(jù)庫管理、人員管理、文獻(xiàn)管理、硬件設(shè)備管理等［2］。具體的業(yè)務(wù)流程如圖1 所示。

圖1　高校圖書館業(yè)務(wù)流程圖

3　面向業(yè)務(wù)流程的高校圖書館高可用架構(gòu)

根據(jù)業(yè)務(wù)流程建立的高可用架構(gòu)首要目標(biāo)是在業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題時第一時間恢復(fù)業(yè)務(wù)，其次是解決根源問題。這樣做主要原因是在很多情況下排查問題所耗費的力量和資源是難于預(yù)計的，比如服務(wù)響應(yīng)遲緩，所牽涉到的原因可能有：磁道受損、緩存過多、CPU不足等，逐一進(jìn)行排查將耗費大量人力物力而服務(wù)也會阻滯，最快的解決反而是啟用備用機(jī)直接工作，是業(yè)務(wù)正常進(jìn)行。遵循上述高可用架構(gòu)原則建立的全方位、環(huán)繞式高可用方案如圖2所示。

圖2中顯示構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)共分為5層：管理維護(hù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、核心服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、用戶應(yīng)用層，每層都是根據(jù)高校圖書館的業(yè)務(wù)流程制定的，每層分工解決服務(wù)當(dāng)中出現(xiàn)的不同問題。

3.1用戶應(yīng)用層

用戶應(yīng)用層主要解決的是在服務(wù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題時，如何將用戶的受挫感降至最低。某些情況下，對互聯(lián)網(wǎng)的訪問第一次鏈接都會出現(xiàn)訪問錯誤或連接失敗的現(xiàn)象，使體驗者的成功感受挫，系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量降低［3］。訪問請求最常見問題就是DNS緩存、跨網(wǎng)訪問延緩等，目前最常用的解決方案就是客戶端重試技術(shù)。

圖2　基于業(yè)務(wù)高可用架構(gòu)方案

用戶提交服務(wù)后無響應(yīng)就會刷新重試，DNS不可靠造成的錯誤主機(jī)地址即使重試也會是一樣的結(jié)果。導(dǎo)致DNS出錯的原因大概有兩種：DNS域名緩存和DNS服務(wù)器被轉(zhuǎn)發(fā)。DNS域名緩存后會有滯后時間，在此時間段用戶訪問不會即刻獲取新地址，訪問結(jié)果將出現(xiàn)異常；DNS服務(wù)器被轉(zhuǎn)發(fā)后，用戶的訪問經(jīng)過了其它的運營商，由短距離訪問變成了長距離訪問，訪問變慢服務(wù)延遲。

3.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層

用戶發(fā)起重試后會遇到DNS錯誤，即域名解析異常，如何高效、精準(zhǔn)的解決該問題，本文提出了使用HttpDNS服務(wù)解決方案?；驹硎钱?dāng)DNS服務(wù)出現(xiàn)問題時，用戶重試請求不在通過DNS而是直接訪問HttpDNS服務(wù)接口，獲取業(yè)務(wù)指定域名對應(yīng)的IP地址繞開出問題的DNS，如重試次數(shù)超過預(yù)定值停止服務(wù)。完整的服務(wù)流程圖如圖3所示。

圖3　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)流程圖

從流程圖可看出，相比傳統(tǒng)的域名解析服務(wù)，通過加入http協(xié)議后對業(yè)務(wù)控制力增強(qiáng)，DNS解析域名異常時（緩慢或打不開），允許用戶重試這時直接使用Http協(xié)議直接獲取IP地址有效解決域名異常問題，當(dāng)請求過多時可通過分流減壓提高響應(yīng)速度，同時當(dāng)服務(wù)出現(xiàn)問題用戶重試后可達(dá)到秒級的處理速率，業(yè)務(wù)實現(xiàn)時結(jié)合DNS和HttpDNS兩種方法也使系統(tǒng)的擴(kuò)展性增強(qiáng)，這一設(shè)計遵循了高可用設(shè)計原則中業(yè)務(wù)迅速恢復(fù)原則［4］。

3.3核心服務(wù)層

核心服務(wù)層的目標(biāo)是盡最大可能降低問題發(fā)生率，這層包括三部分：功能分離、功能降級和多機(jī)互備。功能分離主要是將業(yè)務(wù)的核心服務(wù)和非核心服務(wù)分離，避免非核心服務(wù)出現(xiàn)問題時影響到核心服務(wù)功能，高校圖書館的核心服務(wù)主要包括文獻(xiàn)（紙質(zhì)和電子）管理，用戶信息，管理信息，身份驗證，非核心服務(wù)包括留言，查詢，新聞動態(tài)等。區(qū)分核心服務(wù)和非核心服務(wù)后建立多個服務(wù)器，不分主備將核心服務(wù)和非核心服務(wù)設(shè)置在不同的服務(wù)器上，通過通用訪問接口連接，一旦發(fā)生問題可及時切斷連接并自由轉(zhuǎn)移服務(wù)任務(wù)到其它服務(wù)器上，這種方式將使系統(tǒng)間的互影響降低到最?。?］。

3.4業(yè)務(wù)應(yīng)用層

參照成本和規(guī)模的可控度，要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性在本系統(tǒng)中設(shè)置在業(yè)務(wù)應(yīng)用層中。多機(jī)互備使數(shù)據(jù)庫在不同的服務(wù)器上運行，且不分主從獨立運行，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時任何一臺服務(wù)器因地位平等都可及時接手業(yè)務(wù)提供正常服務(wù)，這就是同步數(shù)據(jù)的主要作用。

重讀數(shù)據(jù)是為了保證數(shù)據(jù)的實時性，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生異常，允許二次重讀，這時通過通用訪問接口讀取其它服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，因為每臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上運行的數(shù)據(jù)都是同步的，訪問操作不會受到任何影響。重新生成的數(shù)據(jù)也不會影響到正常業(yè)務(wù)的開展，且可隨時根據(jù)需要分配資源和切換不同數(shù)據(jù)庫測試系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.5管理維護(hù)層

實時監(jiān)測與全方位管理是管理維護(hù)層的主要任務(wù)。實時監(jiān)測的實現(xiàn)方式是研發(fā)一套可隨時采集數(shù)據(jù)、分析統(tǒng)計、提交報告的可視化界面系統(tǒng)，管理人員第一時間獲得詳細(xì)的運行情況，不要出現(xiàn)問題后人為去排查業(yè)務(wù)出現(xiàn)的問題，繁瑣的過程耗時耗力且不一定發(fā)現(xiàn)問題根源所在。全方位管理就是監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該監(jiān)控到業(yè)務(wù)中的每一個環(huán)節(jié)，用戶訪問、數(shù)據(jù)交換、查詢?yōu)g覽、信息更新等，同時對業(yè)務(wù)中涉及到的軟硬件也隨之監(jiān)測，例如數(shù)據(jù)庫存儲、防火墻運行、CPU和內(nèi)存使用率等。管理運維層的主要任務(wù)就是在設(shè)置的容忍時間內(nèi)準(zhǔn)確定位問題所在，并提供解決方案［6］。

4　結(jié)論

隨著高校圖書館的發(fā)展，高校圖書館聯(lián)盟的建立，其業(yè)務(wù)需求和技術(shù)都在不斷上升，網(wǎng)絡(luò)危險因素也會增加，高可用的架構(gòu)體系才能保證業(yè)務(wù)的正常開展，因此需建立一個持續(xù)的監(jiān)管流程，技術(shù)改進(jìn)的同時保障外圍工作的正常進(jìn)行。本文提出的準(zhǔn)確定位、快速恢復(fù)、常態(tài)運危等目標(biāo)都是針對系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計的高可用原則，這些原則不僅可以使系統(tǒng)正常運行同時可以將現(xiàn)有各種軟硬件資源得到最優(yōu)化使用，減少對有限資源的浪費和巨大的經(jīng)濟(jì)投入。

高校圖書館的高可用建設(shè)是一個長期、持久、全面的工作，當(dāng)然不僅要建立業(yè)務(wù)架構(gòu)，還應(yīng)該結(jié)合軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、管理技術(shù)、保障發(fā)展體系等多方面建立一個高可用的系統(tǒng)，為今后服務(wù)質(zhì)量的提高，業(yè)務(wù)的拓展建立良好的基礎(chǔ)。

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［2］程兆輝.高可用基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)研究［J］.航空制造技術(shù)，2015（08）.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.262