數(shù)字化校園平臺基礎架構(gòu)的設計與實現(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用平臺，它深刻改變了高校管理、教學和發(fā)展模式。本文分析數(shù)字化校園的應用現(xiàn)狀，通過負載均衡技術(shù)努力提高數(shù)字化校園平臺的可用性。 　　關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園；負載均衡；基礎架構(gòu) 　　中圖分類號：TP18 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2013）15-0063-02
　　一、引言 　　隨著數(shù)字化校園平臺的正式發(fā)布和運行, 用戶對平臺的訪問量急速增加，性能和可用性逐漸成為困擾高校數(shù)字化校園平臺正常運行的瓶頸。本文通過構(gòu)建高可用和高性能的數(shù)字化校園平臺基礎架構(gòu),并在運行階段不斷完善設計方案，最終為數(shù)字化校園平臺的性能和穩(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)字化校園平臺基礎架構(gòu)的設計 　　數(shù)字化校園是對校園內(nèi)的教學、科研、管理和生活服務等有關(guān)的信息資源進行收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用的平臺，因此數(shù)字化校園平臺是使用最頻繁的、訪問量最大的系統(tǒng)。用戶首先訪問此系統(tǒng)，通過認證后才能使用數(shù)字化校園的各種應用，一旦承載數(shù)字化校園的基礎設備出現(xiàn)問題，不能提供服務，整個學校的信息化應用就會處于癱瘓狀態(tài)。綜上，數(shù)字化校園平臺應該具有以下特點： 　?。?）高可用性：將服務停止時間降低到最低甚至是提供不間斷服務； 　?。?）可擴展性：隨著業(yè)務量的增加，系統(tǒng)應具備良好的伸縮能力； 　?。?）可管理性：系統(tǒng)和服務處于實時的監(jiān)控下； 　?。?）高性能：數(shù)字化校園平臺用戶總量為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小時運行，最大延時不超過3秒； 　?。?）安全性：運用結(jié)構(gòu)及主機的安全策略。 　　為了提高數(shù)字化校園的可用性和可靠性，需要對數(shù)字化校園平臺進行分析并結(jié)合學校自身的特點設計出符合要求的基礎架構(gòu)。如圖1所示，將平臺的基礎架構(gòu)分成三層：第一層包括負載均衡和測試服務器，可以將訪問頻繁，用戶量大的對象采用合理的方式負載到多個服務器上，同時區(qū)分內(nèi)外網(wǎng)保證系統(tǒng)安全；第二層包括應用服務器、認證服務器、數(shù)據(jù)清洗服務器和監(jiān)控服務器，多服務器配置提升可用性和可擴展性；第三層則為數(shù)據(jù)庫服務器。 　　三、數(shù)字化校園平臺基礎架構(gòu)的實現(xiàn) 　　1.服務器選型 　　根據(jù)TPC-C的計算原則：以單臺服務器性能進行計算，即確保單臺服務器工作的時候可以滿足系統(tǒng)正常運行的需要。對數(shù)字化校園數(shù)據(jù)庫服務器和應用服務器進行TPC-C計算。 　　假設系統(tǒng)同時在線用戶數(shù)為2500人；平均每個用戶每分鐘發(fā)出2次業(yè)務請求；系統(tǒng)發(fā)出的業(yè)務請求中，更新、查詢、統(tǒng)計各占1/3；平均每次更新業(yè)務產(chǎn)生3個事務；平均每次查詢業(yè)務產(chǎn)生7個事務；平均每次統(tǒng)計業(yè)務產(chǎn)生9個事務；一天內(nèi)忙時的處理量為平均值的5倍；經(jīng)驗系數(shù)為1.6；考慮服務器保留30％的冗余。服務器需要的處理能力為：TPC-C=在線用戶數(shù)×每分鐘業(yè)務請求×（更新、查詢和統(tǒng)計產(chǎn)生的事務）/3×忙時處理量×經(jīng)驗系數(shù)/冗余系數(shù)則應用服務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)庫服務器關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，考慮到高可靠性和高可用性，并注重設備的可擴展性和性價比，系統(tǒng)將配置兩臺TPC-C值不小于38萬的高性能數(shù)據(jù)庫服務器。并將應用服務器和認證服務器各配置2臺，既分擔了訪問壓力也規(guī)避了單點故障。 　　2.負載均衡 　　負載均衡器根據(jù)負載均衡策略把客戶端請求分發(fā)到服務器群中最合適的服務器上，實際上負載均衡器只對新會話進行負載均衡。對于需要進行會話保持的客戶端請求，負載均衡器則交給會話模式和應用層會話保持機制來處理。 　　基于服務器組中的所有服務器都有相同的軟硬件配置并且平均服務請求相對均衡的情況，我們采用輪詢調(diào)度算法。它是假設所有服務器的處理性能都相同，而且不關(guān)心每臺服務器的當前連接數(shù)和響應速度，通過把來自用戶的請求輪流分配給內(nèi)部中的服務器，從1開始，直到Ｎ（內(nèi)部服務器個數(shù)），然后重新開始循環(huán)。 　　3.數(shù)字化校園壓力測試及性能評估 　?。ǎ保┍敬涡阅茉u估與驗證過程中用例選取的原則如下： 　　①數(shù)字化校園平臺日常運行中，使用頻率較高的功能模塊； 　?、跀?shù)字化校園平臺日常運行中，業(yè)務容易產(chǎn)生相對大并發(fā)量的功能模塊； 　?、塾脩舯容^重視其性能（如事務響應時間）的功能模塊。 　?。ǎ玻y試結(jié)果及評估 　　從圖2的匯總信息可見本次測試運行一次，最大運行用戶數(shù)是500，總的流量（網(wǎng)絡吞吐量）約25G，平均流量約每秒35M，總的點擊率約2,524,834次，平均點擊率是每秒3,444,521次。 從圖3的事務匯總信息可見本次測試共通過了9087個事務，失敗38個，失敗率0.004%。提交事務的平均響應時間為0.231秒。 　　從圖4響應時間分布圖中我們可以看到：在500人并發(fā)的情況下，登錄事務分布的響應時間集中在0秒到1秒期間。 　　從圖5 吞吐量圖中，綠色代表每秒點擊率，每秒平均點擊次數(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)?？梢钥吹近c擊率和吞吐量成正比。 　　通過500用戶的并發(fā)測試，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500并發(fā)的各項指標是可接受的，登錄系統(tǒng)和訪問首頁是成功的。 　　參考文獻： 　　[1]門華.數(shù)字化校園中門戶服務負載均衡的分析與實現(xiàn)[J].重慶工商大學學報（自然科學版）,2007(1).  　　[2]劉嫚,黃維平.淺析高校數(shù)字校園建設方案及實施模式[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版）,2012(18). 　　[3]孫榮，孟凡立，張慰.論數(shù)字校園環(huán)境下高校教學資源的整合運行策略[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2012(5). 　　[4]馬永忠.高校數(shù)字化校園建設規(guī)劃與實施思考[J].科技致富向?qū)?2013(8). 　?。ň庉嫞簵铕ゼt）