數(shù)字化校園平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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　　摘　要：數(shù)字化校園系統(tǒng)是高校信息化的重要應(yīng)用平臺(tái)，它深刻改變了高校管理、教學(xué)和發(fā)展模式。本文分析數(shù)字化校園的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過負(fù)載均衡技術(shù)努力提高數(shù)字化校園平臺(tái)的可用性。 　　關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園；負(fù)載均衡；基礎(chǔ)架構(gòu) 　　中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2013）15-0063-02
　　一、引言 　　隨著數(shù)字化校園平臺(tái)的正式發(fā)布和運(yùn)行, 用戶對(duì)平臺(tái)的訪問量急速增加，性能和可用性逐漸成為困擾高校數(shù)字化校園平臺(tái)正常運(yùn)行的瓶頸。本文通過構(gòu)建高可用和高性能的數(shù)字化校園平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu),并在運(yùn)行階段不斷完善設(shè)計(jì)方案，最終為數(shù)字化校園平臺(tái)的性能和穩(wěn)定起到了優(yōu)化系統(tǒng)和軟件程序所不能達(dá)到的作用，為全校帶來了綜合效率的顯著提升。 　　二、數(shù)字化校園平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計(jì) 　　數(shù)字化校園是對(duì)校園內(nèi)的教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)等有關(guān)的信息資源進(jìn)行收集、處理、整合、存儲(chǔ)、傳輸和應(yīng)用的平臺(tái)，因此數(shù)字化校園平臺(tái)是使用最頻繁的、訪問量最大的系統(tǒng)。用戶首先訪問此系統(tǒng)，通過認(rèn)證后才能使用數(shù)字化校園的各種應(yīng)用，一旦承載數(shù)字化校園的基礎(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)問題，不能提供服務(wù)，整個(gè)學(xué)校的信息化應(yīng)用就會(huì)處于癱瘓狀態(tài)。綜上，數(shù)字化校園平臺(tái)應(yīng)該具有以下特點(diǎn)： 　?。?）高可用性：將服務(wù)停止時(shí)間降低到最低甚至是提供不間斷服務(wù)； 　?。?）可擴(kuò)展性：隨著業(yè)務(wù)量的增加，系統(tǒng)應(yīng)具備良好的伸縮能力； 　　（3）可管理性：系統(tǒng)和服務(wù)處于實(shí)時(shí)的監(jiān)控下； 　?。?）高性能：數(shù)字化校園平臺(tái)用戶總量為2萬、在線用戶數(shù)為不低于2500人、并發(fā)用戶數(shù)為不低于700人，保證7×24小時(shí)運(yùn)行，最大延時(shí)不超過3秒； 　?。?）安全性：運(yùn)用結(jié)構(gòu)及主機(jī)的安全策略。 　　為了提高數(shù)字化校園的可用性和可靠性，需要對(duì)數(shù)字化校園平臺(tái)進(jìn)行分析并結(jié)合學(xué)校自身的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出符合要求的基礎(chǔ)架構(gòu)。如圖1所示，將平臺(tái)的基礎(chǔ)架構(gòu)分成三層：第一層包括負(fù)載均衡和測(cè)試服務(wù)器，可以將訪問頻繁，用戶量大的對(duì)象采用合理的方式負(fù)載到多個(gè)服務(wù)器上，同時(shí)區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)保證系統(tǒng)安全；第二層包括應(yīng)用服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、數(shù)據(jù)清洗服務(wù)器和監(jiān)控服務(wù)器，多服務(wù)器配置提升可用性和可擴(kuò)展性；第三層則為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。 　　三、數(shù)字化校園平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn) 　　1.服務(wù)器選型 　　根據(jù)TPC-C的計(jì)算原則：以單臺(tái)服務(wù)器性能進(jìn)行計(jì)算，即確保單臺(tái)服務(wù)器工作的時(shí)候可以滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要。對(duì)數(shù)字化校園數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行TPC-C計(jì)算。 　　假設(shè)系統(tǒng)同時(shí)在線用戶數(shù)為2500人；平均每個(gè)用戶每分鐘發(fā)出2次業(yè)務(wù)請(qǐng)求；系統(tǒng)發(fā)出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求中，更新、查詢、統(tǒng)計(jì)各占1/3；平均每次更新業(yè)務(wù)產(chǎn)生3個(gè)事務(wù)；平均每次查詢業(yè)務(wù)產(chǎn)生7個(gè)事務(wù)；平均每次統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)產(chǎn)生9個(gè)事務(wù)；一天內(nèi)忙時(shí)的處理量為平均值的5倍；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為1.6；考慮服務(wù)器保留30％的冗余。服務(wù)器需要的處理能力為：TPC-C=在線用戶數(shù)×每分鐘業(yè)務(wù)請(qǐng)求×（更新、查詢和統(tǒng)計(jì)產(chǎn)生的事務(wù)）/3×忙時(shí)處理量×經(jīng)驗(yàn)系數(shù)/冗余系數(shù)則應(yīng)用服務(wù)器的處理性能估算為：TPC-C= 2500×2×（3+8+9）/3×5×1.6/0.7=380,952tpmC。 　　數(shù)據(jù)庫服務(wù)器關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，考慮到高可靠性和高可用性，并注重設(shè)備的可擴(kuò)展性和性價(jià)比，系統(tǒng)將配置兩臺(tái)TPC-C值不小于38萬的高性能數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。并將應(yīng)用服務(wù)器和認(rèn)證服務(wù)器各配置2臺(tái)，既分擔(dān)了訪問壓力也規(guī)避了單點(diǎn)故障。 　　2.負(fù)載均衡 　　負(fù)載均衡器根據(jù)負(fù)載均衡策略把客戶端請(qǐng)求分發(fā)到服務(wù)器群中最合適的服務(wù)器上，實(shí)際上負(fù)載均衡器只對(duì)新會(huì)話進(jìn)行負(fù)載均衡。對(duì)于需要進(jìn)行會(huì)話保持的客戶端請(qǐng)求，負(fù)載均衡器則交給會(huì)話模式和應(yīng)用層會(huì)話保持機(jī)制來處理。 　　基于服務(wù)器組中的所有服務(wù)器都有相同的軟硬件配置并且平均服務(wù)請(qǐng)求相對(duì)均衡的情況，我們采用輪詢調(diào)度算法。它是假設(shè)所有服務(wù)器的處理性能都相同，而且不關(guān)心每臺(tái)服務(wù)器的當(dāng)前連接數(shù)和響應(yīng)速度，通過把來自用戶的請(qǐng)求輪流分配給內(nèi)部中的服務(wù)器，從1開始，直到Ｎ（內(nèi)部服務(wù)器個(gè)數(shù)），然后重新開始循環(huán)。 　　3.數(shù)字化校園壓力測(cè)試及性能評(píng)估 　?。ǎ保┍敬涡阅茉u(píng)估與驗(yàn)證過程中用例選取的原則如下： 　?、贁?shù)字化校園平臺(tái)日常運(yùn)行中，使用頻率較高的功能模塊； 　?、跀?shù)字化校園平臺(tái)日常運(yùn)行中，業(yè)務(wù)容易產(chǎn)生相對(duì)大并發(fā)量的功能模塊； 　　③用戶比較重視其性能（如事務(wù)響應(yīng)時(shí)間）的功能模塊。 　　（２）測(cè)試結(jié)果及評(píng)估 　　從圖2的匯總信息可見本次測(cè)試運(yùn)行一次，最大運(yùn)行用戶數(shù)是500，總的流量（網(wǎng)絡(luò)吞吐量）約25G，平均流量約每秒35M，總的點(diǎn)擊率約2,524,834次，平均點(diǎn)擊率是每秒3,444,521次。 從圖3的事務(wù)匯總信息可見本次測(cè)試共通過了9087個(gè)事務(wù)，失敗38個(gè)，失敗率0.004%。提交事務(wù)的平均響應(yīng)時(shí)間為0.231秒。 　　從圖4響應(yīng)時(shí)間分布圖中我們可以看到：在500人并發(fā)的情況下，登錄事務(wù)分布的響應(yīng)時(shí)間集中在0秒到1秒期間。 　　從圖5 吞吐量圖中，綠色代表每秒點(diǎn)擊率，每秒平均點(diǎn)擊次數(shù)為3434.953次；紫色代表吞吐量，每秒平均吞吐量為：34979058.707bytes字節(jié)。可以看到點(diǎn)擊率和吞吐量成正比。 　　通過500用戶的并發(fā)測(cè)試，證明在正式的環(huán)境及調(diào)優(yōu)參數(shù)下數(shù)字化校園平臺(tái)500并發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)是可接受的，登錄系統(tǒng)和訪問首頁是成功的。 　　參考文獻(xiàn)： 　　[1]門華.數(shù)字化校園中門戶服務(wù)負(fù)載均衡的分析與實(shí)現(xiàn)[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2007(1).  　　[2]劉嫚,黃維平.淺析高校數(shù)字校園建設(shè)方案及實(shí)施模式[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版）,2012(18). 　　[3]孫榮，孟凡立，張慰.論數(shù)字校園環(huán)境下高校教學(xué)資源的整合運(yùn)行策略[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2012(5). 　　[4]馬永忠.高校數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)劃與實(shí)施思考[J].科技致富向?qū)?2013(8). 　?。ň庉嫞簵铕ゼt）