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服務(wù)器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
服務(wù)器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文一等獎(jiǎng)〖摘要〗
本文詳細(xì)闡述了服務(wù)器集群的概念、優(yōu)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)模式、組件及組件之間的相互作用關(guān)系,集群故障轉(zhuǎn)移發(fā)生的條件和實(shí)現(xiàn)過程、故障恢復(fù)的過程。分析了電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)通常選擇的集群模式,并結(jié)合河南電視臺(tái)都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)的實(shí)例,說明了服務(wù)器集群的創(chuàng)建過程。
〖關(guān)鍵字〗
服務(wù)器 集群技術(shù) 視頻網(wǎng)絡(luò)
一、前言
視頻網(wǎng)絡(luò)的搭建和應(yīng)用給電視臺(tái)帶來的是技術(shù)上的變革、節(jié)目制作理念的轉(zhuǎn)變、工作效率的提高。同時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)自身的原因,也給整個(gè)節(jié)目制作過程帶了一些不穩(wěn)定因素,比如網(wǎng)絡(luò)癱瘓、帶寬堵塞、素材丟失等?捎眯猿蔀樵u(píng)定視頻網(wǎng)絡(luò)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn),而服務(wù)器的可用性在很大程度上又決定了視頻網(wǎng)絡(luò)的可用性,因?yàn)榉⻊?wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的心臟,它擔(dān)當(dāng)著素材、數(shù)據(jù)庫和硬件設(shè)備的管理工作。
當(dāng)然,隨著許多先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,充分保證了服務(wù)器的可用性,其中,比較經(jīng)濟(jì)、有效的一種技術(shù)就是服務(wù)器集群技術(shù)。
二、服務(wù)器集群技術(shù)
1 、服務(wù)器集群概述
服務(wù)器集群是由一組獨(dú)立的服務(wù)器,并像單個(gè)系統(tǒng)一樣運(yùn)作,通過將運(yùn)行著 Windows 2000 Advanced Server 的服務(wù)器編組,組成集群服務(wù)器,從而對(duì)資源和應(yīng)用程序提供了高可用性、可擴(kuò)展性和可管理性。
采用服務(wù)器集群的目的是,在出現(xiàn)故障或斷電的情況下,保證客戶對(duì)應(yīng)用程序和資源的訪問。如果集群里的某服務(wù)器由于故障或維護(hù)的緣故,不可用,資源和應(yīng)用程序?qū)⑥D(zhuǎn)移到其它可用的集群節(jié)點(diǎn)上。
而提起集群,人們?nèi)菀讓㈦p機(jī)熱備份與集群混為一談,其實(shí)它們有本質(zhì)上的區(qū)別:即能否實(shí)現(xiàn)并行處理和服務(wù)器失效后的任務(wù)平滑接管。雙機(jī)或多機(jī)熱備份的原理是一臺(tái)主機(jī)做服務(wù)器,其他主機(jī)做備份機(jī),服務(wù)器失效時(shí),備份機(jī)接管。
2 、使用服務(wù)器集群的優(yōu)點(diǎn)
高可用性。集群技術(shù)可以用來避免單臺(tái)服務(wù)器的資源或應(yīng)用程序出現(xiàn)故障。使用集群技術(shù),資源的所有權(quán),如磁盤驅(qū)動(dòng)器和 IP 地址將自動(dòng)地從有故障的服務(wù)器上轉(zhuǎn)移到可用的服務(wù)器上。當(dāng)集群中的系統(tǒng)或應(yīng)用程序出現(xiàn)故障時(shí),集群軟件將在可用的服務(wù)器上重啟失效的應(yīng)用程序,或?qū)⑹Х⻊?wù)器的工作分配到剩余的服務(wù)器上,結(jié)果是,用戶只是覺得服務(wù)器暫時(shí)停頓了一下。
可擴(kuò)展性?梢院芊奖愕赝ㄟ^添加更多的服務(wù)器,來提高集群的計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)的可用性。
可管理性?梢允褂眉汗芾砥鱽砉芾砑,并管理應(yīng)用程序?梢酝ㄟ^拖放集群對(duì)象,在集群里的不同服務(wù)器之間移動(dòng)應(yīng)用程序,也可以通過同樣的方式移動(dòng)數(shù)據(jù)。可以通過這種方式來手工平衡服務(wù)器的負(fù)荷,卸載服務(wù)器,從而方便地進(jìn)行維護(hù)?梢詮木W(wǎng)絡(luò)的任意地方的客戶端和資源處,監(jiān)視集群的狀態(tài)。
3 、服務(wù)器集群模式
根據(jù)使用服務(wù)器集群的目的不同,服務(wù)器集群有三種主要的集群模式:一種是使用靜態(tài)負(fù)載平衡的高可用性集群模式;另一種是具有最大可用性的“熱備份”集群模式;第三種是混合型集群模式。
模式 A :使用靜態(tài)負(fù)載平衡的高可用性集群模式
在這種模式下,兩臺(tái)服務(wù)器都處在聯(lián)機(jī)狀態(tài),每臺(tái)服務(wù)器都以虛擬服務(wù)器的形式向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供自己的資源組,而客戶端可以檢測(cè)并訪問到這種虛擬服務(wù)器。每臺(tái)服務(wù)器容量的選擇應(yīng)該使每臺(tái)服務(wù)器中的資源在最優(yōu)性能下運(yùn)行。但是在發(fā)生故障轉(zhuǎn)移時(shí),每臺(tái)服務(wù)器又可以暫時(shí)承擔(dān)其他服務(wù)器上資源的運(yùn)行。根據(jù)指定的資源和服務(wù)器容量配置,所有的客戶服務(wù)在故障轉(zhuǎn)移時(shí)仍保持有效,但性能要受到影響響。
假定某公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)依賴一臺(tái)運(yùn)行了兩個(gè)大型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的服務(wù)器。這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)全天反復(fù)連接進(jìn)來的大量客戶來說都是非常關(guān)鍵的。但在高峰連接時(shí)間,出現(xiàn)服務(wù)器不能滿足需求和保持性能的問題。
要緩解這個(gè)問題,必須將另一臺(tái)服務(wù)器連接到過載的服務(wù)器上,形成集群以平衡負(fù)載,如圖 1 所示。系統(tǒng)中有兩臺(tái)服務(wù)器,每臺(tái)運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。如果一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障,系統(tǒng)將回到性能降低的初始狀態(tài),但這是暫時(shí)的。在故障服務(wù)器恢復(fù)正常后,它運(yùn)行的應(yīng)用程序就會(huì)執(zhí)行故障恢復(fù),同時(shí)操作恢復(fù)正常。
模式 B :具有最大可用性的“熱備份”集群模式
在這種模式下,兩臺(tái)服務(wù)器只有一臺(tái)是處于聯(lián)機(jī)狀態(tài),它會(huì)支持所有的客戶請(qǐng)求和操作。而另一臺(tái)服務(wù)器卻空閑著,它只是一個(gè)專用的“熱備份”。。如果聯(lián)機(jī)服務(wù)器出現(xiàn)故障,“熱備份”服務(wù)器就以接近或等于聯(lián)機(jī)服務(wù)器的性能接管全部操作并繼續(xù)為客戶提供服務(wù)。
集群
圖 2 Web 集群服務(wù)器模式
這種模式最適用于單位中的重要應(yīng)用程序和資源。例如,某公司主要通過網(wǎng)絡(luò)渠道來銷售其產(chǎn)品,就可以采用這種模式為所有專門支持 Web 訪問的服務(wù)器提供“熱備份”,如圖 2 所示,例如運(yùn)行 IIS 的服務(wù)器。在這一領(lǐng)域加倍投入硬件所需的費(fèi)用,可以通過為客戶提供高效穩(wěn)定的訪問得到回報(bào)。如果一臺(tái) Web 服務(wù)器出現(xiàn)故障,第二臺(tái)服務(wù)器就會(huì)被完全配置以接管該服務(wù)器的全部操作。
模式 C :混合型集群模式
混合型集群模式是上面兩種模式的結(jié)合,它只針對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移,這樣可以對(duì)這些應(yīng)用實(shí)現(xiàn)可用性的同時(shí)讓非關(guān)鍵的應(yīng)用在正常運(yùn)作時(shí)也可以在服務(wù)器上運(yùn)行。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),出現(xiàn)故障的服務(wù)器上的不太關(guān)鍵的應(yīng)用就不可用了,但是那些關(guān)鍵應(yīng)用會(huì)轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)可用的服務(wù)器上,從而達(dá)到性能和容錯(cuò)兩方面的平衡。
4 、電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)集群模式的選擇
從以上集群模式的分類可以看出三種集群模式各有自己的特點(diǎn)和用途,理想
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