視頻信號數字化處理后所帶來(lái)的信號損傷的種類(lèi)及特點(diǎn) 2001
論服務(wù)器群集技術(shù)及應用
1、前言
廣播設備、有線(xiàn)電視前端、衛星傳輸服務(wù)，以及許多公司和業(yè)界通信實(shí)體，正在越來(lái)越多地依賴(lài)于視頻媒體文件服務(wù)器，以不斷拓寬服務(wù)種類(lèi)。
然而，我們在享受這些先進(jìn)技術(shù)帶給我們實(shí)惠的同時(shí)，又不得不面對這樣一個(gè)事實(shí)：電子設備出現故障是不可避免的，視頻服務(wù)器也不例外�，F在，很多電視臺已經(jīng)使用非線(xiàn)性節目制作系統制或硬盤(pán)播出系統。無(wú)論使用哪種系統，服務(wù)器在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統的重要性是不言而喻，服務(wù)器作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的心臟，要為網(wǎng)絡(luò )上所有的用戶(hù)提供數據共享和應用服務(wù)，如果不能保障服務(wù)器的正常運行，網(wǎng)絡(luò )系統的可用性就無(wú)從談起。所以，要確保視頻網(wǎng)絡(luò )中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)應用運行平穩，具有可靠的適時(shí)性和連續性，通過(guò)服務(wù)器的群集技術(shù)來(lái)提高系統的可用性和可擴展性是目前備受推崇的方案。
2、服務(wù)器群集技術(shù)概述
群集系統是一種由一組互連的整機構成的并行或分布系統，可作為統一的計算資源使用。服務(wù)器群集技術(shù)使用多臺服務(wù)器組成服務(wù)器集合，可以提供相當高性能的不停機服務(wù)。在這個(gè)結構中，每臺服務(wù)器都分擔著(zhù)一部分計算任務(wù)，由于集合了多臺服務(wù)器的性能，整體的計算實(shí)力被增加了。與此同時(shí)，每臺服務(wù)器還承擔一些容錯任務(wù)，當其中一臺服務(wù)器出現故障時(shí)，系統會(huì )在軟件的支持下將這臺服務(wù)器從系統中隔離出去，通過(guò)各服務(wù)器之間的負載轉嫁機制完成新的負載分擔，同時(shí)向系統管理人員發(fā)出警報。再者，在某個(gè)應用軟件的峰值處理期間內，對該應用的需求會(huì )變得過(guò)高，那么使用簡(jiǎn)單的操作命令就可以把同一節點(diǎn)的應用包轉移到其他節點(diǎn)從而減輕該節點(diǎn)的工作負荷，來(lái)滿(mǎn)足已增加的需求。群集系統就是通過(guò)功能整合和故障過(guò)渡實(shí)現了系統的高可用性和可靠性。
服務(wù)器群集技術(shù)提供了高度的可用性、伸縮性與易管理性：
·高度的可用性：群集被設計具有避免單點(diǎn)故障發(fā)生的能力。應用程序能夠跨計算機進(jìn)行分配，以實(shí)現并行運算與故障恢復，并提供更高的可用性。
·可伸縮性：加入更多的處理器或計算機提高群集的計算能力。當現有服務(wù)器能力有限時(shí)，可以通過(guò)增加CPU、內存、甚至一臺或幾臺服務(wù)器來(lái)擴展系統的能力。在服務(wù)器群集技術(shù)出現之前，用戶(hù)通過(guò)增加CPU、內存來(lái)進(jìn)行擴展，但是CPU、內存的擴展只能在一臺服務(wù)器上進(jìn)行，因此擴展是有極限的。而服務(wù)器群集技術(shù)可以通過(guò)在現有系統上增加服務(wù)器來(lái)進(jìn)行擴展，增加的服務(wù)器將與原有的服務(wù)器緊密地集成在一起，為客戶(hù)端提供高性能的應用服務(wù)。
·易管理性：群集以單一系統映射的形式來(lái)面向最終用戶(hù)、應用程序及網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)，也為管理員提供單一的控制點(diǎn)，而這種單一控制點(diǎn)則可能是遠程的。
服務(wù)器群集技術(shù)的實(shí)現可以有幾種不同的方式，考慮到用戶(hù)的需求，大體可以分為以高可用性為主要目的的高可用性方案，和以提高性能為主要目的、同時(shí)亦可以提供高可用性的方案。這種劃分同時(shí)也反映出群集技術(shù)在PC Server上發(fā)展的兩個(gè)階段，既高可用性的兩節點(diǎn)群集和提高性能的多節點(diǎn)群集。在今后 PC Server群集發(fā)展的計劃中將要實(shí)現更多節點(diǎn)的具有更高擴展能力的群集方案，這樣在提供高可用性和高性能的同時(shí)，還可以通過(guò)節點(diǎn)數目的擴展，更加有效的保護客戶(hù)的投資。
3、服務(wù)器高可用性群集拓撲結構
有兩種典型的拓撲結構可以實(shí)現高可用性：被動(dòng)備份服務(wù)器和第二活動(dòng)服務(wù)器。我們將詳細討論第二活動(dòng)服務(wù)器的三種實(shí)現形式："全部復制"、"0共享"和"全部共享"。
下表總結了本文討論的幾種面向可用性的群集方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性。
3.1被動(dòng)備份服務(wù)器
通常把一個(gè)服務(wù)器安排為"主"服務(wù)器，另一個(gè)服務(wù)器為"第二"服務(wù)器；由主服務(wù)器為用戶(hù)提供文件、打印及應用服務(wù)，"第二"服務(wù)器只有在主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)才能投入運行，代替主服務(wù)器提供服務(wù)。在被動(dòng)備份服務(wù)器方式下（如圖3所示）,除非主服務(wù)器發(fā)生故障，否則第二服務(wù)器只是"觀(guān)察"并不作任何運作。
一種被稱(chēng)為"心跳"的簡(jiǎn)單機制被配置在主服務(wù)器上，它的作用是周期性地發(fā)送主服務(wù)器"生命尚在"的消息給備份服務(wù)器，一旦消息停止，備份服務(wù)器就認為主服務(wù)器發(fā)生故障，并把自己投入運行以代替主服務(wù)器。
"心跳"是一種很容易開(kāi)發(fā)的協(xié)議，它可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )鏈接實(shí)現；也可以?xún)H僅在服務(wù)器間加一條傳遞"生命"消息的纜線(xiàn)；或者通過(guò)局域網(wǎng)消息傳送實(shí)現。
3.2活動(dòng)第二服務(wù)器
一個(gè)功能基本一致但成本低得多的方式是使第二服務(wù)器可以處理其它的應用程序，但當主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，第二服務(wù)器也能夠接管主服務(wù)器的工作。這種我們稱(chēng)只為"活動(dòng)第二服務(wù)器"方法。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是在保持使用第二服務(wù)器的同時(shí)，獲得服務(wù)器冗余，而不是僅僅把第二服務(wù)器作為備份使用。這種方法可以減少群集系統的運行費用。
實(shí)際使用中，"活動(dòng)第二服務(wù)器"方法有三種實(shí)現方式。
"全部復制" "全部復制"就是指徹底的服務(wù)器冗余。每個(gè)服務(wù)器都有自己的磁盤(pán)。數據不斷地被拷貝到第二服務(wù)器的磁盤(pán)上，以保證故障發(fā)生時(shí)，第二服務(wù)器可以使用已被拷貝的當前數據，并基于此當前數據作連續運轉。
盡管這種方法的確可以帶來(lái)高可用性，但它增加了服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò )的負荷，可能會(huì )嚴重影響系統性能。另一個(gè)缺點(diǎn)是當一個(gè)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì )有主、從服務(wù)器的不一致現象：某個(gè)磁盤(pán)上的事務(wù)處理可能并沒(méi)有完全在另一個(gè)磁盤(pán)上得到繼續。因為即便以最快的網(wǎng)絡(luò )相連，兩個(gè)服務(wù)器間信息傳送仍會(huì )有一定的延遲。
冗余的服務(wù)器也帶來(lái)許多好處。因為數據是被完全復制的，所以客戶(hù)的應用程序可以在任一服務(wù)器上運行，從而可以更好地平衡負載。另外，節點(diǎn)在空間上可以是分散的；節點(diǎn)間可通過(guò)廣域網(wǎng)互連，物理上可以距離很遠。這種拓撲結構常被用在災難恢復設計中，提供對主要自然災害如地震、洪水等的保護。
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