服務(wù)器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò )中的應用

服務(wù)器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò )中的應用

2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文一等獎

〖摘要〗

本文詳細闡述了服務(wù)器集群的概念、優(yōu)點(diǎn)、實(shí)現模式、組件及組件之間的相互作用關(guān)系，集群故障轉移發(fā)生的條件和實(shí)現過(guò)程、故障恢復的過(guò)程。分析了電視臺視頻網(wǎng)絡(luò )通常選擇的集群模式，并結合河南電視臺都市頻道節目制作網(wǎng)的實(shí)例，說(shuō)明了服務(wù)器集群的創(chuàng )建過(guò)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 )的搭建和應用給電視臺帶來(lái)的是技術(shù)上的變革、節目制作理念的轉變、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)節目制作過(guò)程帶了一些不穩定因素，比如網(wǎng)絡(luò )癱瘓、帶寬堵塞、素材丟失等�？捎眯猿蔀樵u定視頻網(wǎng)絡(luò )好壞的重要標準，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，因為服務(wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的心臟，它擔當著(zhù)素材、數據庫和硬件設備的管理工作。

當然，隨著(zhù)許多先進(jìn)技術(shù)的應用，充分保證了服務(wù)器的可用性，其中，比較經(jīng)濟、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)器集群是由一組獨立的服務(wù)器，并像單個(gè)系統一樣運作，通過(guò)將運行著(zhù) Windows 2000 Advanced Server 的服務(wù)器編組，組成集群服務(wù)器，從而對資源和應用程序提供了高可用性、可擴展性和可管理性。

采用服務(wù)器集群的目的是，在出現故障或斷電的情況下，保證客戶(hù)對應用程序和資源的訪(fǎng)問(wèn)。如果集群里的某服務(wù)器由于故障或維護的緣故，不可用，資源和應用程序將轉移到其它可用的集群節點(diǎn)上。

而提起集群，人們容易將雙機熱備份與集群混為一談，其實(shí)它們有本質(zhì)上的區別：即能否實(shí)現并行處理和服務(wù)器失效后的任務(wù)平滑接管。雙機或多機熱備份的原理是一臺主機做服務(wù)器，其他主機做備份機，服務(wù)器失效時(shí)，備份機接管。

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(lái)避免單臺服務(wù)器的資源或應用程序出現故障。使用集群技術(shù)，資源的所有權，如磁盤(pán)驅動(dòng)器和 IP 地址將自動(dòng)地從有故障的服務(wù)器上轉移到可用的服務(wù)器上。當集群中的系統或應用程序出現故障時(shí)，集群軟件將在可用的服務(wù)器上重啟失效的應用程序，或將失效服務(wù)器的工作分配到剩余的服務(wù)器上，結果是，用戶(hù)只是覺(jué)得服務(wù)器暫時(shí)停頓了一下。

可擴展性�？梢院芊奖愕赝ㄟ^(guò)添加更多的服務(wù)器，來(lái)提高集群的計算能力和網(wǎng)絡(luò )的可用性。

可管理性�？梢允褂眉�群管理器來(lái)管理集群，并管理應用程序�？梢酝ㄟ^(guò)拖放集群對象，在集群里的不同服務(wù)器之間移動(dòng)應用程序，也可以通過(guò)同樣的方式移動(dòng)數據�？梢酝ㄟ^(guò)這種方式來(lái)手工平衡服務(wù)器的負荷，卸載服務(wù)器，從而方便地進(jìn)行維護�？梢詮木W(wǎng)絡(luò )的任意地方的客戶(hù)端和資源處，監視集群的狀態(tài)。

3 、服務(wù)器集群模式

根據使用服務(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)負載平衡的高可用性集群模式

在這種模式下，兩臺服務(wù)器都處在聯(lián)機狀態(tài)，每臺服務(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(hù)端可以檢測并訪(fǎng)問(wèn)到這種虛擬服務(wù)器。每臺服務(wù)器容量的選擇應該使每臺服務(wù)器中的資源在最優(yōu)性能下運行。但是在發(fā)生故障轉移時(shí)，每臺服務(wù)器又可以暫時(shí)承擔其他服務(wù)器上資源的運行。根據指定的資源和服務(wù)器容量配置，所有的客戶(hù)服務(wù)在故障轉移時(shí)仍保持有效，但性能要受到影響響。

假定某公司內部網(wǎng)絡(luò )依賴(lài)一臺運行了兩個(gè)大型數據庫應用程序的服務(wù)器。這兩個(gè)數據庫對全天反復連接進(jìn)來(lái)的大量客戶(hù)來(lái)說(shuō)都是非常關(guān)鍵的。但在高峰連接時(shí)間，出現服務(wù)器不能滿(mǎn)足需求和保持性能的問(wèn)題。

要緩解這個(gè)問(wèn)題，必須將另一臺服務(wù)器連接到過(guò)載的服務(wù)器上，形成集群以平衡負載，如圖 1 所示。系統中有兩臺服務(wù)器，每臺運行一個(gè)數據庫應用程序。如果一臺服務(wù)器出現故障，系統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)器恢復正常后，它運行的應用程序就會(huì )執行故障恢復，同時(shí)操作恢復正常。

模式 B ：具有最大可用性的“熱備份”集群模式

在這種模式下，兩臺服務(wù)器只有一臺是處于聯(lián)機狀態(tài)，它會(huì )支持所有的客戶(hù)請求和操作。而另一臺服務(wù)器卻空閑著(zhù)，它只是一個(gè)專(zhuān)用的“熱備份”。。如果聯(lián)機服務(wù)器出現故障，“熱備份”服務(wù)器就以接近或等于聯(lián)機服務(wù)器的性能接管全部操作并繼續為客戶(hù)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用程序和資源。例如，某公司主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )渠道來(lái)銷(xiāo)售其產(chǎn)品，就可以采用這種模式為所有專(zhuān)門(mén)支持 Web 訪(fǎng)問(wèn)的服務(wù)器提供“熱備份”，如圖 2 所示，例如運行 IIS 的服務(wù)器。在這一領(lǐng)域加倍投入硬件所需的費用，可以通過(guò)為客戶(hù)提供高效穩定的訪(fǎng)問(wèn)得到回報。如果一臺 Web 服務(wù)器出現故障，第二臺服務(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合，它只針對關(guān)鍵應用進(jìn)行故障轉移，這樣可以對這些應用實(shí)現可用性的同時(shí)讓非關(guān)鍵的應用在正常運作時(shí)也可以在服務(wù)器上運行。當出現故障時(shí)，出現故障的服務(wù)器上的不太關(guān)鍵的應用就不可用了，但是那些關(guān)鍵應用會(huì )轉移到另一臺可用的服務(wù)器上，從而達到性能和容錯兩方面的平衡。

4 、電視臺視頻網(wǎng)絡(luò )集群模式的選擇

從以上集群模式的分類(lèi)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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