航天部某所32节点服务器集群系统简介
服务器准系统，是指一种不标配CPU、内存和硬盘的服务器平台，而是由代理商或用户自己来选择处理器、内存和硬盘，但不影响整个系统的性能和可靠性，航天部某研究所高性能计算环境就是用准系统平台搭建而成。
在飞机的设计过程中，运行流体力学软件CFD的高性能并行计算机已经成为不可或缺的研究工具。作为航空航天领域空气动力学计算的专用软件，CFD可以广泛应用于飞行器的亚、跨、超和高超音速的空气动力学计算和一些特殊气体动力学问题如直升机旋翼、导弹发射、座舱弹射、投弹、机动和气动弹性等。
我国航天部某研究所就通过一套由32个节点构成的小规模集群系统，为航天飞机大气摩擦阻力的研究项目成功搭建了一个高性能的并行计算平台。尤其值得关注的是，这套集群系统的计算节点并非传统的RISC小型机，也不是IBM、HP等厂商的品牌PC服务器，而是采用了技嘉生产的服务器准系统GS- SR168，在高性能、高可靠与高性价比之间真正获得了令用户满意的平衡。
弃RISC小型机，选集群系统
随着中国航空航天事业的快速发展，尤其是载人航天技术的巨大成功，我国科技人员对空气动力学的数值模拟研究提出了越来越多的需求，常规的计算能力远远无法满足复杂的大型飞行器设计所带来的巨大需求。
业内人士知道，在航空航天领域的CFD计算中，研究人员往往需要把飞机表面分成几百万甚至几千万个离散型的网格点，然后通过高性能计算平台求解方程，得出每个网格点的温度、速度、摩擦力等各种参数，并模拟出连续型的曲线，进而为飞机设计提供宝贵的参考资料。对CFD计算来说，网格点分割得越细密，计算量就越大，计算结果的精确度也就越好。测试表明，一个普通双路服务器节点所能计算的网格数不会超过100万个，因此，采用大SMP规模的小型机或者PC服务器集群就显得非常必要了。
“由于课题很大，需要大量计算，而单机计算时间长，所以需要寻求计算能力强的硬件设备。”该研究所的张老师介绍说。“在04年9月项目启动初期，我们原计划是采购IBM 的小型机，但由于军工领域采购小型机会受到美国政府的政策性限制，操作起来比较困难，而且小型机的价格也相当昂贵，而我们的经费也有限。后来接触到正高集群公司的技术人员，经过交流，我们发现如果用PC服务器集群，只需要用1半的成本就能完成同样的事情。”
于是，该研究所把目光投向了工业标准化的高性价比LINUX集群。在正高公司的帮助下，2004年11月该研究所采购了第一批12台技嘉GS-SR168搭建集群，运行一年多后，发现效果不错，在今年的二期工程中，又再次采购了20台GS-SR168。
用技嘉服务器搭建高性价比集群
由于CFD是一种典型的浮点计算密集型和内存密集型应用，其对高性能计算机的要求主要有：
1）具有很强的计算能力，尤其是浮点运算能力；
2）有较大容量的内存以使前处理和求解时数据能完全驻留在物理内存中，经验表明，一般每个CPU至少分配1GB内存；
3）由于CFD是一种稳态计算，数据的读写不需要随着时间变化，只要在计算完后一次性读写磁盘即可，因此采用主流、高性价比的SATA硬盘是比较好的选择。而且如采用SATA硬盘，在安装OS时，无需加载驱动，软件安装与运行会更加顺畅。
4）要求具有支持高速、低延迟的通讯网络。一般而言，100个节点以上的CFD集群要求采
用性能更好但价格也更昂贵的Myrinet或Infiband互连网络，以满足节点之间大量频繁的通讯要求。但对于几十个节点的小规模集群，采用主流的千兆以太网既能满足通讯要求，更重要的是性价比非常不错，可以大大减少用户的采购成本。
针对上述需求，经过充分认证和调研，该项目最终采用了32台配置为“双路英特尔至强3.0GHz 64位处理器、2GB内存、80GB SATA硬盘、双千兆网卡”的1U机架式服务器GS-SR168来充当计算节点和管理节点，采用千兆以太网为互连网络，配备正高集群管理系统（实现安装、作业调度、TVM、MPI等功能），从而构成了一套可以胜任2000-3000万网格点计算重任的高性价比集群系统。
其中，技嘉GS-SR168是一款1U 机架式服务器，高度仅为1.68 英寸，甚至比标准1U （1.75 英寸）还薄0.2cm，使服务器在高密度部署时各主机间隔进一步加大，有效阻止热量传导，对整体系统稳定运行很有帮助。
为什么选用技嘉服务器准系统？
尤其值得注意的是，技嘉提供的GS-SR168是一款服务器准系统。所谓服务器准系统，是指一种不标配CPU、内存和硬盘的服务器平台，而是由代理商或用户自己来选择处理器、内存和硬盘，但不影响整个系统的性能和可靠性。
采用这种准系统主要能带来三大好处，一是具有比一般品牌服务器更好的灵活性，代理商或用户可以根据自己的需求选择更合适的CPU、内存和硬盘；二是性价比更高，由于省去了厂商的品牌附加费，因此，价格一般要比品牌服务器低10-20%；三是性能和可靠性能得到保证，跟DIY服务器不同，服务器准系统在出厂前经过了可靠性设计和严格的测试，因此能保证整机性能和可靠性。众所周知，作为专业的服务器主板制造商，技嘉具有国际一流的主板和平台设计、测试和质控技术，因此采用这种服务器准系统来搭建集群，能更好地实现性能与价格的良好平衡。
“在前期投标过程中，我们提供了一台单机到用户现场，安装了Windows 2000和第三方软件进行了48小时的加压测试，经过比较，测试结果与HP、曙光等厂商选测的机器结果相当，但是价格更具优势。”正高集群公司总经理胡正安介绍说，“正是这种性能与成本的良好平衡使用户最终选择了我们。”两年多来的实际运行也充分证明了这一点。在一期项目中，该集群没有出现任何故障，这也导致了用户的第二次采购。
该研究所的张老师证实说：“正高集群超强的计算能力和稳定性为计算课题节省了大量的时间，在使用中硬件的稳定和软件的协调运作都表现出了不错的优势，表现出了很高的性价比。”据了解，原来在一个单机上要跑1-2个月的课题，通过该集群只需要一周到半个月的时间，计算效率提高了数倍。
尽管高性能计算用户在选购硬件平台时一般要考虑很多复杂因素，如性能、可靠性、成本、服务、品牌等等，但正高集群之所以能在投标过程中一举击败更具品牌影响力的大厂商，并获得用户的二次采购，其选用技嘉服务器准系统平台无疑起到了非常关键的作用。技嘉GS-SR168既能满足服务器的性能和稳定性，实现整体软硬件的完美搭建，更是帮助用户赢得了高性价比，对于资金有限的教育、科研或中小企业用户来说，显然是非常不错的选择。
服务器集群为数据库系统搭台
在企业信息化的过程中，综合信息数据库是不可缺少的。这类数据库通过网络为企业提供高质量综合信息检索服务，形成一个安全、可靠、实用、可扩展的现代化的信息系统，以达到信息资源共享、合理利用和高效整合的目的。
随着企业ERP、CRM和SCM等的应用，数据量急剧增长，一台服务器往往不能满足需求，而目前服务器的价格越来越便宜，采用服务器集群技术，可以提高访问数据库的效率，提高可靠性和安全性。
根据用户需求，我们为企业研制出“综合信息数据库系统”。在服务器和网络平台上，开发出将各种数据类型的信息进行整理、加工、存储、检索、出版、信息发布以及统计分析的综合信息数据库系统，已在多家企业进行了全面使用，部分子系统根据用户意见进行了多次修改完善，已成为成熟稳定的产品。系统运行效果良好，获得了有关单位好评。
在“综合信息数据库”系统的建设过程中，我们结合使用了服务器集群、数据库的自动复制、Web访问的平衡负载等多项先进技术，从而保证“综合信息数据库”在各种可能的情况下，提供不间断的信息服务。
一、服务器集群和数据库的并行服务
从终端/主机模式，到客户机/服务器模式，一直到现在的群集结构，信息系统的发展经历了一个螺旋式上升的过程。近年来，伴随着用户对系统安全性能要求的不断提高，以及用户应用系统尤其是关键领域的关键性应用对可靠性要求的不断增加，如何建立并且应用真正高可靠性的系统方案，已成为目前广大用户的迫切需求。关键应用系统首先要求计算机的性能不断扩展，然后是对系统的可靠性要求不断提高。而传统的单机系统存在很多问题，主要有：（1）可用性不高；（2）数据丢失的危险大；（3）硬盘故障多。而集群技术可以解决上述问题。
提到集群，很多时候，人们容易将双机热备份技术与集群技术混为一谈，其实它们具有本质上的区别：即能否实现并行处理和节点机失效后的任务平滑接管。双机或多机热备份技术的原理是一台主机做服务器，其他主机做备份机，服务器失效时，备份机接管。
由于系统的高可用性已成为关键业务环节的当务之急，在“综合信息数据库”系统的建设过程中，对提供服务的服务器，采用了双机集群和Oracle并行服务器（OPS）技术，具体为2台HP Alpha服务器同时运行，并共享磁盘阵列，同时每个服务器又具有自己的系统引导盘，可以独立运行。而数据库数据存储在RAID 5阵列中，这样，当某个服务器发生硬件或软件故障时，其他服务器上的数据库可以继续提供服务，对用户没有影响，而且其他节点可帮助恢复失效的节点。
Oracle的并行数据库系统（Parallel Database System）以高性能、高可用性和高扩充性为目标，可充分利用多处理器平台的工作能力，在应用环境中可提供更快的响应时间与更大的事务吞吐量。支持多个Oracle实例在多个节点访问一个单独的共享的Oracle数据库。这个相同的数据库被所有节点共享，这些节点具有一致的数据文件和控制文件，却有不同的SGA、日志文件和回滚段。并行服务器运行原理示意图如图1所示。
正常情况下，每个节点有自己的内存，可以支持用户访问。系统还提供了很高的有效性和可伸缩性，在需要增加系统处理能力时，可以通过向集群中增加更多的节点，增加所支持用户的数量。正常情况下，2台服务器都可以提供服务，不浪费硬件设备和资源，同时，可以互相分担部分业务，做到负载平衡，更好地发挥双机运行的效果和可靠性。
二、支持系统快速恢复
有了双机集群系统，并不能高枕无忧。在此基础上，还为系统设计了磁盘阵列和数据定期备份等多种方式，以保证系统和数据的可靠性。以现有备份手段分析，目前采用的备份措施在硬件一级有磁盘镜像、磁盘阵列和双机容错等; 在软件一级有数据拷贝。
可以看到，前3种措施都属于硬件级备份，对火灾、水淹、线路故障造成的系统损坏和逻辑损坏则无能为力。只有第4种措施，即数据拷贝可以防止任何物理故障；在有严格的备份方案和计划的前提下，能够在一定程度上防止逻辑故障。
用最新的备份恢复系统数据，即使一切顺利，这一过程也至少需要2～3天时间，尤其是一个具有几百万条大记录的数据库系统，这么漫长的恢复时间，对于信息系统的用户，几乎是不可忍受的。
由于HP Alpha服务器设备比较大，对环境要求高，不适合特殊环境下的系统恢复，为了保证在特别情况下，能将综合信息数据库及时转移，并迅速提供服务，我们利用了数据库的复制技术，将HP Alpha上的Oracle数据库，通过定时自动复制，在HP LH系列PC服务器上建立一个完全的数据库备份。这样，可以保证系统在特殊情况下，系统可随时转移，大大增强了系统的可靠性。
我们设计了采用异步复制技术的多主复制方案支持全表在主数据库和备用数据库间的对称复制，允许主数据库和备用数据库对主表都有更新操作的权利。主数据库上和备用数据库上复制表的更新都会被传播到对方。在传播数据的变化时，如果其中的一个远端数据库系统没有准备好，传播变化的延迟远程过程调用就会保存在其远端系统的本地队列中，等到系统准备好以后再执行。
采用异步复制技术的多主复制方案，当HP Alpha服务器因磁盘阵列发生硬件故障或其他原因而造成系统停机和服务中断时，系统事务可以立刻转移到备用数据库上，当主数据库恢复后，备用数据库上的数据的变化将被复制到主数据库。这种机制大大提高了系统的可靠性。
三、改进系统的薄弱环节
在信息服务系统中，系统整体的可用性是依据系统中服务能力最低的环节来衡量的，所以找到系统的瓶颈并加以克服是大型信息服务系统成功的重要环节。
在综合信息数据库系统中，数据库系统采用HP Alpha服务器，而用户访问最为频繁的Web服务器采用的是PC服务器，这样Web服务是整个系统的薄弱环节。根据综合信息数据库系统的特点，定制了基于Linux的Web服务集群解决方案。
在大型综合数据库系统中，随着用户数和网络流量以几何级数增长，对网络服务的可伸缩性提出很高的要求。为用户提供访问的Web站点会因为被访问次数急剧增长和不能及时处理用户的请求，而导致用户长时间的等待。综合信息数据库系统采用Browser/Web/ Database的三层结构为用户提供服务，后台采用HP Alpha主机作为数据库服务器，具有良好的性能和稳定性，而系统Web服务器采用HP的PC服务器，成为系统中的瓶颈。针对以上需求，采用了基于IP层负载平衡调度的解决方法，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的服务器集群，称为Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server，LVS）。在LVS 中，具体使用以下技术：Linux内核IP层中的负载平衡调度、基于NAT的报文改写技术、带权值的轮转调度算法。
Web虚拟服务器是实现高可伸缩、高可用网络服务的Web集群。在Linux内核中实现了基于IP层负载平衡调度的方法，能灵活高效地将一组服务器组成一个高可伸缩的、高可用的网络服务。这种服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响，不需做任何修改。通过在服务器集群中透明地加入和删除结点实现系统的伸缩性，通过检测结点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。
基于IP层负载平衡调度技术的实现原理是：在操作系统核心空间中将IP层上的TCP/UDP 请求均衡地转移到不同的服务器上，且调度器自动屏蔽掉服务器的故障，从而将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器。为此，在设计时需要考虑系统的透明性、可伸缩性、高可用性和易管理性。LVS集群的体系结构如图2所示，有3个主要组成部分。
1．负载平衡器（Load Balancer），它是整个集群对外面的前端机，负责将客户请求的发送到一组服务器上执行，而客户认为服务是来自一个IP地址上的。
2．服务器池（Server Pool），是一组真正执行客户请求的服务器，执行的服务有Web、E-Mail、FTP和DNS等。
3．后端存储（Backend Storage），它为服务器池提供一个共享的存储区，这样很容易使得服务器池拥有相同的内容提供相同的服务。
负载平衡器采用IP层负载平衡调度技术。当客户请求到达时，负载平衡器根据负载情况从服务器池中选出一个服务器，将该请求转发到选出的服务器，并记录这个调度。所有的
操作都是在操作系统核心空间中完成的，它的调度开销很小，所以它能调度很多服务器，而本身不会成为系统的瓶颈。服务器池的结点数目是可变的。当整个系统收到的负载超过目前所有结点的处理能力时，可以在服务器池中增加服务器来满足不断增长的请求负载。对大多数网络服务来说，结点与结点间不存在很强的相关性，所以整个系统的性能可以随着服务器池的结点数目增加而线性增长。
负载平衡器采用基于NAT的IP负载平衡技术。NAT的工作原理是报文头（目标地址、源地址和端口等）被正确改写后，客户相信它们连接一个IP地址，而不同IP地址的服务器组也认为它们是与客户直接相连的。由此，可以用NAT方法将不同IP地址的并行网络服务变成在一个IP地址上的一个虚拟服务。
在综合数据库系统的应用中，后台采用HP Alpha主机作为数据库服务器，具有良好的性能和稳定性，而系统Web服务器采用多台PC服务器，利用LVS构建Web群集服务，并可根据访问的情况动态地增加新节点
Linux服务器集群系统
本文介绍了Linux服务器集群系统――LVS（Linux Virtual Server）项目的产生背景和目标，并描述了LVS服务器集群框架及目前提供的软件，列举LVS集群系统的特点和一些实际应用，最后，本文谈论了LVS项目的开发进展和开发感触。
背景
当今计算机技术已进入以网络为中心的计算时期。由于客户/服务器模型的简单性、易管理性和易维护性，客户/服务器计算模式在网上被大量采用。在九十年代中期，万维网（World Wide Web）的出现以其简单操作方式将图文并茂的网上信息带给普通大众，Web也正在从一种内容发送机制成为一种服务平台，大量的服务和应用（如新闻服务、网上银行、电子商务等）都是围绕着Web进行。这促进Internet用户剧烈增长和Internet流量爆炸式地增长.
Internet的飞速发展给网络带宽和服务器带来巨大的挑战。从网络技术的发展来看，网络带宽的增长远高于处理器速度和内存访问速度的增长，如100M Ethernet、ATM、Gigabit Ethernet 等不断地涌现，10Gigabit Ethernet即将就绪，在主干网上密集波分复用（DWDM）将成为宽带IP的主流技术[2,3]，Lucent已经推出在一根光纤跑800Gigabit的WaveStar? OLS 800G产品[4]。所以，我们深信越来越多的瓶颈会出现在服务器端。很多研究显示Gigabit Ethernet在服务器上很难使得其吞吐率达到1Gb/s的原因是协议栈（TCP/IP）和操作系统的低效，以及处理器的低效，这需要对协议的处理方法、操作系统的调度和IO的处理作更深入的研究。在高速网络上，重新设计单台服务器上的网络服务程序也是个重要课题。
比较热门的站点会吸引前所未有的访问流量，例如根据Yahoo的新闻发布，Yahoo已经每天发送6.25亿页面[5]。一些网络服务也收到巨额的流量，如American Online的Web Cache系统每天处理50.2亿个用户访问Web的请求，每个请求的平均响应长度为5.5Kbytes。与此同时，很多网络服务因为访问次数爆炸式地增长而不堪重负，不能及时处理用户的请求，导致用户进行长时间的等待，大大降低了服务质量。如何建立可伸缩的网络服务来满足不断增长的负载需求已成为迫在眉睫的问题。
大部分网站都需要提供每天24小时、每星期7天的服务，对电子商务等网站尤为突出，任何服务中断和关键性的数据丢失都会造成直接的商业损失。例如，根据Dell的新闻发布[6]，Dell现在每天在网站上的交易收入为一千四百万美元，一个小时的服务中断都会造成平均五十八万美元的损失。所以，这对网络服务的可靠性提出了越来越高的要求。
现在Web服务中越来越多地使用CGI、动态主页等CPU密集型应用，这对服务器的性能有较高要求。未来的网络服务会提供更丰富的内容、更好的交互性、更高的安全性等，需要服务器具有更强的CPU和I/O处理能力。例如，通过HTTPS（Secure HTTP）取一个静态页面需要的处理性能比通过HTTP的高一个数量级，HTTPS正在被电子商务站点广为使用。所以，网络流量并不能说明全部问题，要考虑到应用本身的发展也需要越来越强的处理性能。
因此，对用硬件和软件方法实现高可伸缩、高可用网络服务的需求不断增长，这种需求可以归结以下几点：
·可伸缩性（Scalability），当服务的负载增长时，系统能被扩展来满足需求，且不降低服
务质量。
·高可用性（Availability），尽管部分硬件和软件会发生故障，整个系统的服务必须是每天24小时每星期7天可用的。
·可管理性（Manageability），整个系统可能在物理上很大，但应该容易管理。
价格有效性（Cost-effectiveness），整个系统实现是经济的、易支付的。
服务器集群系统
对称多处理（Symmetric Multi-Processor，简称SMP）是由多个对称的处理器、和通过总线共享的内存和I/O部件所组成的计算机系统。SMP是一种低并行度的结构，是我们通常所说的"紧耦合多处理系统"，它的可扩展能力有限，但SMP的优点是单一系统映像（Single System Image），有共享的内存和I/O，易编程。
由于SMP的可扩展能力有限，SMP服务器显然不能满足高可伸缩、高可用网络服务中的负载处理能力不断增长需求。随着负载不断增长，会导致服务器不断地升级。这种服务器升级有下列不足：一是升级过程繁琐，机器切换会使服务暂时中断，并造成原有计算资源的浪费；二是越往高端的服务器，所花费的代价越大；三是SMP服务器是单一故障点（Single Point of Failure），一旦该服务器或应用软件失效，会导致整个服务的中断。
通过高性能网络或局域网互联的服务器集群正成为实现高可伸缩的、高可用网络服务的有效结构。这种松耦合结构的服务器集群系统有下列优点：
·性能
网络服务的工作负载通常是大量相互独立的任务，通过一组服务器分而治之，可以获得很高的整体性能。
·性能/价格比
组成集群系统的PC服务器或RISC服务器和标准网络设备因为大规模生产降低成本，价格低，具有最高的性能/价格比。若整体性能随着结点数的增长而接近线性增加，该系统的性能/价格比接近于PC服务器。所以，这种松耦合结构比紧耦合的多处理器系统具有更好的性能/价格比。
·可伸缩性
集群系统中的结点数目可以增长到几千个，乃至上万个，其伸缩性远超过单台超级计算机。·高可用性
在硬件和软件上都有冗余，通过检测软硬件的故障，将故障屏蔽，由存活结点提供服务，可实现高可用性。
当然，用服务器集群系统实现可伸缩网络服务也存在很多挑战性的工作：
·透明性（Transparency）
如何高效地使得由多个独立计算机组成的松藕合的集群系统构成一个虚拟服务器；客户端应用程序与集群系统交互时，就像与一台高性能、高可用的服务器交互一样，客户端无须作任何修改。部分服务器的切入和切出不会中断服务，这对用户也是透明的。
·性能（Performance）
性能要接近线性加速，这需要设计很好的软硬件的体系结构，消除系统可能存在的瓶颈。将
负载较均衡地调度到各台服务器上。
·高可用性（Availability）
需要设计和实现很好的系统资源和故障的监测和处理系统。当发现一个模块失败时，要这模块上提供的服务迁移到其他模块上。在理想状况下，这种迁移是即时的、自动的。
·可管理性（Manageability）
要使集群系统变得易管理，就像管理一个单一映像系统一样。在理想状况下，软硬件模块的插入能做到即插即用（Plug & Play）。
可编程性（Programmability）
在集群系统上，容易开发应用程序。
Linux Virtual Server项目
针对高可伸缩、高可用网络服务的需求，我们给出了基于IP层和基于内容请求分发的负载平衡调度解决方法，并在Linux内核中实现了这些方法，将一组服务器构成一个实现可伸缩的、高可用网络服务的虚拟服务器。
虚拟服务器的体系结构如图2所示，一组服务器通过高速的局域网或者地理分布的广域网相互连接，在它们的前端有一个负载调度器（Load Balancer）。负载调度器能无缝地将网络请求调度到真实服务器上，从而使得服务器集群的结构对客户是透明的，客户访问集群系统提供的网络服务就像访问一台高性能、高可用的服务器一样。客户程序不受服务器集群的影响不需作任何修改。系统的伸缩性通过在服务机群中透明地加入和删除一个节点来达到，通过检测节点或服务进程故障和正确地重置系统达到高可用性。由于我们的负载调度技术是在Linux内核中实现的，我们称之为Linux虚拟服务器（Linux Virtual Server）。
在1998年5月，我成立了Linux Virtual Server的自由软件项目，进行Linux服务器集群的开发工作。同时，Linux Virtual Server项目是国内最早出现的自由软件项目之一。
Linux Virtual Server项目的目标：使用集群技术和Linux操作系统实现一个高性能、高可用的服务器，它具有很好的可伸缩性（Scalability）、可靠性（Reliability）和可管理性（Manageability）。
目前，LVS项目已提供了一个实现可伸缩网络服务的Linux Virtual Server框架，如图3所示。在LVS框架中，提供了含有三种IP负载均衡技术的IP虚拟服务器软件IPVS、基于内容请求分发的内核Layer-7交换机KTCPVS和集群管理软件。可以利用LVS框架实现高可伸缩的、高可用的Web、Cache、Mail和Media等网络服务；在此基础上，可以开发支持庞大用户数的、高可伸缩的、高可用的电子商务应用。
3.1 IP虚拟服务器软件IPVS
在调度器的实现技术中，IP负载均衡技术是效率最高的。在已有的IP负载均衡技术中有通过网络地址转换（Network Address Translation）将一组服务器构成一个高性能的、高可用的虚拟服务器，我们称之为VS/NAT技术（Virtual Server via Network Address Translation），大多数商品化的IP负载均衡调度器产品都是使用此方法，如Cisco的LocalDirector、F5的Big/IP 和Alteon的ACEDirector。在分析VS/NAT的缺点和网络服务的非对称性的基础上，我们提出通过IP隧道实现虚拟服务器的方法VS/TUN（Virtual Server via IP Tunneling），和通过直接路
由实现虚拟服务器的方法VS/DR（Virtual Server via Direct Routing），它们可以极大地提高系统的伸缩性。所以，IPVS软件实现了这三种IP负载均衡技术，它们的大致原理如下（我们将在其他章节对其工作原理进行详细描述），
1. Virtual Server via Network Address Translation（VS/NAT）
通过网络地址转换，调度器重写请求报文的目标地址，根据预设的调度算法，将请求分派给后端的真实服务器；真实服务器的响应报文通过调度器时，报文的源地址被重写，再返回给客户，完成整个负载调度过程。
2. Virtual Server via IP Tunneling（VS/TUN）
采用NAT技术时，由于请求和响应报文都必须经过调度器地址重写，当客户请求越来越多时，调度器的处理能力将成为瓶颈。为了解决这个问题，调度器把请求报文通过IP隧道转发至真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户，所以调度器只处理请求报文。由于一般网络服务应答比请求报文大许多，采用VS/TUN技术后，集群系统的最大吞吐量可以提高10倍。
3. Virtual Server via Direct Routing（VS/DR）
VS/DR通过改写请求报文的MAC地址，将请求发送到真实服务器，而真实服务器将响应直接返回给客户。同VS/TUN技术一样，VS/DR技术可极大地提高集群系统的伸缩性。这种方法没有IP隧道的开销，对集群中的真实服务器也没有必须支持IP隧道协议的要求，但是要求调度器与真实服务器都有一块网卡连在同一物理网段上。
针对不同的网络服务需求和服务器配置，IPVS调度器实现了如下八种负载调度算法：
1. 轮叫（Round Robin）
调度器通过"轮叫"调度算法将外部请求按顺序轮流分配到集群中的真实服务器上，它均等地对待每一台服务器，而不管服务器上实际的连接数和系统负载。
2. 加权轮叫（Weighted Round Robin）
调度器通过"加权轮叫"调度算法根据真实服务器的不同处理能力来调度访问请求。这样可以保证处理能力强的服务器处理更多的访问流量。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
3. 最少链接（Least Connections）
调度器通过"最少连接"调度算法动态地将网络请求调度到已建立的链接数最少的服务器上。如果集群系统的真实服务器具有相近的系统性能，采用"最小连接"调度算法可以较好地均衡负载。
4. 加权最少链接（Weighted Least Connections）
在集群系统中的服务器性能差异较大的情况下，调度器采用"加权最少链接"调度算法优化负载均衡性能，具有较高权值的服务器将承受较大比例的活动连接负载。调度器可以自动问询真实服务器的负载情况，并动态地调整其权值。
5. 基于局部性的最少链接（Locality-Based Least Connections）
"基于局部性的最少链接" 调度算法是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址最近使用的服务器，若该服务器是可用的且没有超载，将请求发送到该服务器；若服务器不存在，或者该服务器超载且有服务器处于一半的工作负载，则用"最少链接"的原则选出一个可用的服务器，将请求发送到该服务器。
6. 带复制的基于局部性最少链接（Locality-Based Least Connections with Replication）"带复制的基于局部性最少链接"调度算法也是针对目标IP地址的负载均衡，目前主要用于Cache集群系统。它与LBLC算法的不同之处是它要维护从一个目标IP地址到
一组服务器的映射，而LBLC算法维护从一个目标IP地址到一台服务器的映射。该算法根据请求的目标IP地址找出该目标IP地址对应的服务器组，按"最小连接"原则从服务器组中选出一台服务器，若服务器没有超载，将请求发送到该服务器，若服务器超载；则按"最小连接"原则从这个集群中选出一台服务器，将该服务器加入到服务器组中，将请求发送到该服务器。同时，当该服务器组有一段时间没有被修改，将最忙的服务器从服务器组中删除，以降低复制的程度。
7. 目标地址散列（Destination Hashing）
"目标地址散列"调度算法根据请求的目标IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
8. 源地址散列（Source Hashing）
"源地址散列"调度算法根据请求的源IP地址，作为散列键（Hash Key）从静态分配的散列表找出对应的服务器，若该服务器是可用的且未超载，将请求发送到该服务器，否则返回空。
3.2 内核Layer-7交换机KTCPVS
在基于IP负载调度技术中，当一个TCP连接的初始SYN报文到达时，调度器就选择一台服务器，将报文转发给它。此后通过查发报文的IP和TCP报文头地址，保证此连接的后继报文被转发到该服务器。这样，IPVS无法检查到请求的内容再选择服务器，这就要求后端服务器组提供相同的服务，不管请求被发送到哪一台服务器，返回结果都是一样的。但是，在有些应用中后端服务器功能不一，有的提供HTML文档，有的提供图片，有的提供CGI，这就需要基于内容的调度(Content-Based Scheduling)。
由于用户空间TCP Gateway的开销太大，我们提出在操作系统的内核中实现Layer-7交换方法，来避免用户空间与核心空间的切换和内存复制的开销。在Linux操作系统的内核中，我们实现了Layer-7交换，称之为KTCPVS（Kernel TCP Virtual Server）。目前，KTCPVS已经能对HTTP请求进行基于内容的调度，但它还不很成熟，在其调度算法和各种协议的功能支持等方面，有大量的工作需要做。
虽然应用层交换处理复杂，它的伸缩性有限，但应用层交换带来以下好处：
·相同页面的请求被发送到同一服务器，可以提高单台服务器的Cache命中率。
·一些研究[5]表明WEB访问流中存在局部性。Layer-7交换可以充分利用访问的局部性，将相同类型的请求发送到同一台服务器，使得每台服务器收到的请求具有更好的相似性，可进一步提高单台服务器的Cache命中率。
·后端服务器可运行不同类型的服务，如文档服务，图片服务，CGI服务和数据库服务等。LVS集群的特点
LVS集群的特点可以归结如下：
1. 功能
有实现三种IP负载均衡技术和八种连接调度算法的IPVS软件。在IPVS内部实现上，采用了高效的Hash函数和垃圾回收机制，能正确处理所调度报文相关的ICMP消息（有些商品化的系统反而不能）。虚拟服务的设置数目没有限制，每个虚拟服务有自己的服务器集。它支持持久的虚拟服务（如HTTP Cookie和HTTPS等需要该功能的支持），并提供详尽的统计数据，如连接的处理速率和报文的流量等。针对大规模拒绝服务（Deny of Service）攻击，实现了三种防卫策略。
有基于内容请求分发的应用层交换软件KTCPVS，它也是在Linux内核中实现。有相关的集群管理软件对资源进行监测，能及时将故障屏蔽，实现系统的高可用性。主、从调度器能周期
性地进行状态同步，从而实现更高的可用性。
2. 适用性
后端服务器可运行任何支持TCP/IP的操作系统，包括Linux，各种Unix（如FreeBSD、Sun Solaris、HP Unix等），Mac/OS和Windows NT/2000等。
负载调度器能够支持绝大多数的TCP和UDP协议：
协议内容
TCP HTTP，FTP，PROXY，SMTP，POP3，IMAP4，DNS，LDAP，HTTPS，SSMTP等
UDP DNS，NTP，ICP，视频、音频流播放协议等
3. 无需对客户机和服务器作任何修改，可适用大多数Internet服务。
4. 性能
LVS服务器集群系统具有良好的伸缩性，可支持几百万个并发连接。配置100M网卡，采用VS/TUN或VS/DR调度技术，集群系统的吞吐量可高达1Gbits/s；如配置千兆网卡，则系统的最大吞吐量可接近10Gbits/s。
5. 可靠性
LVS服务器集群软件已经在很多大型的、关键性的站点得到很好的应用，所以它的可靠性在真实应用得到很好的证实。有很多调度器运行一年多，未作一次重启动。
软件许可证
LVS集群软件是按GPL（GNU Public License）许可证发行的自由软件，这意味着你可以得到软件的源代码，有权对其进行修改，但必须保证你的修改也是以GPL方式发行。
LVS集群的应用
LVS项目从成立到现在为止，受到不少关注，LVS集群系统已被应用于很多重负载的站点，就我所知该系统已在美、英、德、澳等国的几十个站点上正式使用。
我们没有上百台机器和高速的网络来实际测试LVS的终极性能，所以举LVS的应用实例来说明LVS的高性能和稳定性。我们所知的一些大型LVS应用实例如下：
·英国国家JANET Cache Service（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）是为英国150所以上的大学提供Web Cache服务。他们用28个结点的LVS集群代替了原有现50多台相互独立的Cache服务器，用他们的话说现在速度就跟夏天一样，因为夏天是放假期间没有很多人使用网络。
·Linux的门户站点（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）用LVS将很多台VA Linux SMP服务器组成高性能的WEB服务，已使用将近一年。
·SourceForge（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）是在全球范围内为开发源码项目提供WEB、FTP、Mailing List和CVS等服务，他们也使用LVS将负载调度到十几台机器上。
·世界上最大的PC制造商之一采用了两个LVS集群系统，一个在美洲，一个在欧洲，用于网上直销系统。
·以RealPlayer提供音频视频服务而闻名的Real公司（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）使用由20台服务器组成的LVS集群，为其全球用户提供音频视频服务。在2000年3月时，整个集群系统已收到平均每秒20,000个连接的请求流。
·NetWalk（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）用多台服务器构造LVS系统，提供1024个虚拟服务，其中本项目的一个美国镜像站点（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）。
·RedHat（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）从其6.1发行版起已包含LVS代码，他们开发了一个LVS集群管理工具叫Piranha，用于控制LVS集群，并提供了一个图形化的配置界面。
·VA Linux（https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,）向客户提供基于LVS的服务器集群系统，并且提供相关的服务和支持。
·TurboLinux的"世界一流Linux集群产品"TurboCluster实际上是基于LVS的想法和代码的，只是他们在新闻发布和产品演示时忘了致谢。
·红旗Linux和中软都提供基于LVS的集群解决方案，并在2000年9月召开的Linux World China 2000上展示。
2003服务器集群实验 一、服务器集群简介 什么是服务器群集？有何作用？ 服务器群集是一组协同工作并运行Microsoft群集服务（Microsoft Cl uster Service，MSCS）的独立服务器。它为资源和应用程序提供高可用性、故障恢复、可伸缩性和可管理性。它允许客户端在出现故障和计划中的暂停时，依然能够访问应用程序和资源。如果群集中的某一台服务器由于故障或维护需要而无法使用，资源和应用程序将转移到可用的群集节点上。 服务器群集不同于NLB群集，服务器群集是有独立计算机系统（节点）构成的组，不同节点协同工作，就像单个系统一样，从而确保关键的应用程序和资源始终可由客户端使用。用于访问量较少的企业内网的服务器的冗余和可靠性。 哪些版本的操作系统支持服务器群集？ 只有两个版本的windows server 2003系统支持该技术：企业版和数据中心版。 服务器群集的应用范围？ 服务器群集最多可以支持8个节点，可实现DHCP、文件共享、后台打印、MS SQL server、exchange server等服务的可靠性。 二、群集专业术语 节点: 构建群集的物理计算机 群集服务: 运行群集管理器或运行群集必须启动的服务 资源: IP地址、磁盘、服务器应用程序等都可以叫做资源 共享磁盘: 群集节点之间通过光纤SCSI 电缆等共同连接的磁盘柜或存储 仲裁资源: 构建群集时，有一块磁盘会用来仲裁信息，其中包括当前的服务状态各个节点的状态以及群集转移时的一些日志 资源状态: 主要指资源目前是处于联机状态还是脱机状态 资源依赖: 资源之间的依存关系 组: 故障转移的最小单位 虚拟服务器: 提供一组服务--如数据库文件和打印共享等 故障转移: 应用从宕机的节点切换到正常联机的节点
` 硕士学位论文 （工程硕士） 分布式MySQL数据库集群在线监测系统 设计与实现 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DISTRIBUTED MySQL DATABASE CLUSTER ONLINE MONITORING SYSTEM 黄旭 哈尔滨工业大学 2012年6月
国内图书分类号：TP311 学校代码：10213 国际图书分类号：621.3 密级：公开 工程硕士学位论文 分布式MySQL数据库集群在线监测系统 设计与实现 硕士研究生：黄旭 导师：范国祥高级讲师 副导师：赵威高级工程师 申请学位：工程硕士 学科：软件工程 所在单位：软件学院 答辩日期：2012年6月 授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TP311 U.D.C.:621.3 Dissertation for the Master‘s Degree in Engineering DESIGN AND IMPLEMENTATION OF DISTRIBUTED MySQL DATABASE CLUSTER ONLINE MONITORING SYSTEM Candidate: Supervisor: Associate Supervisor: Academic Degree Applied for: Speciality: Affiliation： Date of Defence: Degree-Conferring-Institution: Huang Xu Senior Lecturer Fan GuoXiang Senior Engineer Zhao Wei Master of Engineering Software Engineering School of Software June, 2012 Harbin Institute of Technology
服务器集群设计 服务器集群技术随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展而产生的，在可用性、高可靠性、系统冗余等方面越来越发挥重要中用，是核心系统必不可少的。数据库保存者抄表系统的数据，是整个信息系统的关键所在。 解决系统可靠性的措施通常是备份和群集。备份不能快速恢复，主要用于安全保存，数据库和系统的快速故障恢复通常采用HA（高可用）群集模式， HA 能提供不间断的系统服务，在线系统发生故障时，离线系统能立即发现故障并立即进行接管，继续对外提供服务。HA技术可以有效防止关键业务主机宕机而造成的系统停止运行，被广泛采用。HA技术有两种模式： 具有公共存储系统的HA 数据存储在公共的存储系统上，服务器1为活动服务器，服务器2为待机服务器(备份服务器)，当服务器1发生故障时(软或硬件故障)，服务器2通过私有网络（心跳路径）侦测到服务器1的故障并自动接管服务器1上所有的资源（如IP地址、存储系统、数据库服务、计算机名等），继续为客户机提供数据或其他应用服务。 独立存储系统的HA数据存储在各自服务器的独占存储设备上(内置磁盘或磁盘阵列) ，没有共享存储系统，数据保存在每个服务器独占的存储设备上。通过镜像技术使每台服务器的数据保持同步，切换时间更短，可靠性比共享存储系统的方案更高，并避免了单点崩溃的可能性，增加了数据的安全性及系统的可用性。两台服务器之间的距离不受外部存储设备连接线的限制，因而可以将两台服务器放置在不同位置。
根据上述分析、系统要求、应用软件采用三层结构的优势以及艾因泰克在发电企业几十家的建设经验，方案采用独立存储系统的HA模式。 由于两套数据库服务器只有一台在线工作，方案本着最大限度节约资源的原则，充分高性能服务器的性能，在备用服务器上运行系统的WEB应用。采用双机双应用，互为备用结构。即在线数据库服务器是 WEB应用服务器的备用服务器，在线WEB应用服务器是数据库服务器的备用服务器。这种结构不但充分发挥性能服务器的优势，又保证关键服务器具有自动备用服务器。不但节约了成本，而且避免了采用共用存储设备单点故障带来的数据丢失的灾难，是最佳的选择。 数据库和应用服务器集群结构如下图： 服务器采用2台PowerEdge R900，配置7块146G磁盘，2块磁盘组成RAID 1镜像，作为操作系统盘。5块组成磁盘组成RAID 5，作为数据盘。 集群镜像软件选用RoseMirrorHA。RoseMirrorHA是一个可靠的、稳定的、高性能的应用高可用保护解决方案，实现应用程序的保护，保证了业务的持续运
惠普服务器集群系统解决方案 计算系统与信息网络不停顿的运行与连接即高可用性已成为各行业特别是要求实时行业业务运行的基本要求。 惠普凭借丰富的经验创制的HP NetServer为您提供当今市场上最完备的高可用性系列产品和最优质的服务，使您的关键业务应用程序能连续可靠地高效运转。惠普还与业界领先的软硬件供应商联袂，为优化您的业务环境提供最为广泛的选择。同时，我们还可为您提供得益于最新、最优技术的服务器解决方案。 对于可用性要求高的公司，HP NetServer支持集群技术，例如Microsoft Windows NT(r)Server 4.0Enterprise Edition和Windows2000Advanced Server中包含的Microsoft(r)Cluster Server(MSCS)，HP NetServer还支持Novell’s NetWare Cluster Services for NetWare5和Veritas公司的高可用性解决方案。同时在应用前景广泛的Linux操作系统平台上惠普公司也有性能优异的Longer HA双机解决方案。 某些业务要求为最终用户或其它系统提供的服务不能有丝毫中断，为此惠普采用Microsoft Windows NT环境下的虚拟服务器阵列技术，为您提供"HP NetServer超级保障解决方案"，作为集群技术的补充，这些业界领先的解决方案将系统的正常运行时间提升到最高水平--使关键任务服务实现了不停顿的处理，连续的数据存取，不间断的连接以及始终如一的性能。 用户可根据实际的应用需求选择合适的解决方案，使HP NetServer真正的无忧之选。 在今天的商务应用系统中，稳定持续的系统运行时间变得越来越重要，而传统意义中的小型机系统使得普通用户望而却步。用户需用的是更高的可用性以及更低的成本。 集群系统 集群系统是一种提供高可用性、改善性能和增强企业应用软件可管理性的有效途径。随着基于Intel平台的服务器业已成为关键性业务和应用的主流服务器，集群技术的应用也日益广泛。 集群系统优点 集群可有效地提高系统的可用性。如果一个服务器或应用程序崩溃，集群系统中另一个服务器在继续工作的同时，接管崩溃服务器的任务，最大限度地缩短用户服务器和应用程序宕机的时间。 集群的另外一个优点是通过增加现有系统的的节点，提高了系统的延展性，使系统因故障中断的可能性降到最低。在这种架构中，多服务器的运行是针对相同的应用程序或数据库
https://www.doczj.com/doc/7616023666.html,nderSoft（LVGUI-ch.DOC） Normal **项目 多机互备集群解决方案 销售：王晓强 作者：市场部 上海联鼎软件股份有限公司 https://www.doczj.com/doc/7616023666.html, 版权所有 目录 第一章引言2 1.1公司介绍2 1.2背景3 1.3方案设计总原则5 第二章需求描述6 2.1需求概述6 2.2现状说明和存在问题6 2.3总体需求说明7 第三章方案设计7 3.1项目风险分析8 3.2需解决的问题8
3.3设计原则9 第四章方案描述10 4.1总体方案概述10 4.2集群系统方案概述11 4.3工作流程简单描述11 4.4L ANDER C LUSTER软件的优势：12 第五章方案优势13 第六章技术规格19 第一章引言 1.1公司介绍 联鼎软件(Landersoft)是领先的核心业务及数据安全系统解决方案供应商，致力于通过保障用户关键应用及核心电子化数据，确保企业在全球信息化持续发展进程中无间断的竞争力及信心。产品面向应用高可用性，以及全球范围内的核心系统容灾及数据保护。在中国已有超过5000个用户，9500例安装，市场占有率达到前三位，覆盖金融、电信、医疗、政府、交通、电力、教育、制造业、基础资源等行业，已被证明适用于各种应用、服务器、存储硬件和相关设备并实现互操作。 联鼎软件拥有先进的多平台测试开发系统及前瞻性的用户体验中心。公司大中华区总部设在上海，南亚总部设在新加坡，在中国大型城市设有分支机构，形成具有强大优势的销售管理体系和技术支持体系，能够更好、更及时的响应用户需求。 联鼎认为，未来十年，随着IT技术的加速发展，社会对IT环境及服务将高度依赖，保障企业
本文由ｓｚｇ８１贡献 ｄｏｃ１。 七台服务器的集群方案 在传统的终端／主机的网络模式时代，终端功能简单，无需维护工作，在主机一端进行专门的管理与维护，具有资源共享、便于 管理的特点。但是，主机造价昂贵，终端没有处理能力，限制了网络的规模化发展。之后的客户机／服务器模式推进了计算产业 的标准化和开发化的发展，为系统提供了相当大的灵活性，但是随着分布系统规模的规模扩大，系统的维护和管理带来了巨大 的开销。面向 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 的服务型应用，需要高性能的硬件平台作为支持，将并行技术应用在服务器领域中，是计算机发展的必然 趋势。并行处理技术在高性能计算领域中，高可用和高性能是集群服务器系统发展的两个重要方向。 集群的概念 集群英文名称是 ＣＬＵＳＴＥＲ，是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管 理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。和传统的高性能计算 机技术相比，集群技术可以利用各档次的服务器作为节点，系统造价低，可以实现很高的运算速度，完成大运算量的计算，具 有较高的响应能力，能够满足当今日益增长的信息服务的需求。 集群技术应用的需求 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 用户数量呈几何级数增长和科学计算的复杂性要求计算机有更高的处理能力，而 ＣＰＵ 的发展无法跟上不断增长的需求， 于是我们面临以下问题： ●大规模计算如基因数据的分析、气象预报、石油勘探需要极高的计算性能。 ●应用规模的发展使单个服务器难以承担负载。 ●不断增长的需求需要硬件有灵活的可扩展性。 ●关键性的业务需要可靠的容错机制。 ＩＡ 集群系统（ＣＬＵＳＴＥＲ）的特点 ●由若干完整的计算机互联组成一个统一的计算机系统； ●可以采用现成的通用硬件设备或特殊应用的硬件设备，例如专用的通讯设备； ●需要特殊软件支持，例如支持集群技术的操作系统或数据库等等； ●可实现单一系统映像，即操作控制、ＩＰ 登录点、文件结构、存储空间、Ｉ／Ｏ 空间、作业管理系统等等的单一化； ●在集群系统中可以动态地加入新的服务器和删除需要淘汰的服务器， 从而能够最大限度地扩展系统以满足不断增长的应用的需 要； ●可用性是集群系统应用中最重要的因素，是评价和衡量系统的一个重要指标； ●能够为用户提供不间断的服务，由于系统中包括了多个结点，当一个结点出现故障的时候，整个系统仍然能够继续为用户提供 服务； ●具有极高的性能价格比，和传统的大型主机相比，具有很大的价格优势； ●资源可充分利用，集群系统的每个结点都是相对独立的机器，当这些机器不提供服务或者不需要使用的时候，仍然能够被充分 利用。而大型主机上更新下来的配件就难以被重新利用了。 实现服务器集群的硬件配置 ●网络服务器 七台 ●服务器操作系统硬盘 七块 ●ＵＬＴＲＡ １６０ ＬＶＤ ＳＣＳＩ 磁盘阵列 一个 ●１８Ｇ ＳＣＳＩ 硬盘 十块 ●网络服务网卡 十四块 服务器集群的实践步骤 ●在安装机群服务之前的准备： １、 十四块 １８Ｇ ＳＣＳＩ 硬盘组成磁盘阵列，做 ＲＡＩＤ５。 ２、 两台服务器要求都配置双网卡，分别安装 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｅｒｖｅｒ２００８ 操作系统，并配置网络。 ３、 所有磁盘必须设置成基本盘，阵列磁盘分区必须大于 ７ 个。 ４、 每台服务器都要加入域当中，成为域成员，并且在每台服务器上都要有管理员权限。 ●安装配置服务器网络要点 １、在这一部分，每个服务器需要两个网络适配器，一个连接公众网，一个连接内部网（它只包含了群集节点） 内部网适配器 。 建立点对点的通信、群集状态信号和群集管理。每个节点的公众网适配器连接该群集到公众网上，并在此驻留客户。 ２、安装 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ Ａｄｗａｎｃｅ Ｓｅｒｖｅｒ 操作系统后，开始配置每台服务器的网络。在网络连接中我们给连接公众网的 命名为＂外网＂，连接内部网的命名为＂内网＂并分别指定 ＩＰ 地址为：节点 １：内网：ｉｐ：１０．１０．１０．１１ 外网 ｉｐ：１９２．１６８．０．１９２ 子网 掩码：２５５．２５５．２５５．０ 网关：１９２．１６８．０．１９１（主域控制器 ｉｐ） ；节点 ２：内网：ｉｐ：１０．１０．１０．１２ 外网 ｉｐ：１９２．１６８．０．１９３ 子网掩码： ２５５．２５５．２５５．０ 网关：１９２．１６８．０．１９１；节点 ３：内网：ｉｐ：１０．１０．１０．１３ 外网 ｉｐ：１９２．１６８．０．１９４ 子网掩码：２５５．２５５．２５５．０ 网关： １９２．１６８．０．１９１；节点 ４：内网：ｉｐ：１０．１０．１０．１４ 外网 ｉｐ：１９２．１６８．０．１９５ 子网掩码：２５５．２５５．２５５．０ 网关：１９２．１６８．０．１９１；节点 ５： 内
双节点数据库负载均衡解决方案 问题的提出？ 在SQL Server数据库平台上，企业的数据库系统存在的形式主要有单机模式和集群模式（为了保证数据库的可用性或实现备份）如：失败转移集群（MSCS）、镜像（Mirror）、第三方的高可用（HA）集群或备份软件等。伴随着企业的发展，企业的数据量和访问量也会迅猛增加，此时数据库就会面临很大的负载和压力，意味着数据库会成为整个信息系统的瓶颈。这些“集群”技术能解决这类问题吗？SQL Server数据库上传统的集群技术 Microsoft Cluster Server(MSCS) 相对于单点来说Microsoft Cluster Server(MSCS)是一个可以提升可用性的技术，属于高可用集群，Microsoft称之为失败转移集群。 MSCS 从硬件连接上看，很像Oracle的RAC，两个节点，通过网络连接，共享磁盘；事实上SQL Server 数据库只运行在一个节点上，当出现故障时，另一个节点只是作为这个节点的备份； 因为始终只有一个节点在运行，在性能上也得不到提升,系统也就不具备扩展的能力。当现有的服务器不能满足应用的负载时只能更换更高配置的服务器。 Mirror 镜像是SQL Server 2005中的一个主要特点，目的是为了提高可用性，和MSCS相比，用户实现数据库的高可用更容易了，不需要共享磁盘柜，也不受地域的限制。共设了三个服务器，第一是工作数据库（Principal Datebase），第二个是镜像数据库（Mirror），第三个是监视服务器（Witness Server，在可用性方面有了一些保证，但仍然是单服务器工作；在扩展和性能的提升上依旧没有什么帮助。
天一阁·月湖景区无线集群通信指挥系统 （设计方案） 浙江宝兴智慧城市建设有限公司 二○一七年七月
目录 1 项目概述 .................................................... 错误 ! 未定义书签。 通信现状 . ............................................ 错误 ! 未定义书签。 集群通信必要性 . ...................................... 错误 ! 未定义书签。 信道利用率高 . .................................... 错误 ! 未定义书签。 业务功能丰富 . .................................... 错误 ! 未定义书签。 系统建成后可实现的功能 . .............................. 错误 ! 未定义书签。 数字集群系统的先进性 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 2 项目总体设计方案 ............................................. 错误 ! 未定义书签。 设计目标 . ............................................ 错误 ! 未定义书签。 系统组网方案 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 基站建设 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 站点容量计算 . .................................... 错误 ! 未定义书签。 站点部署示意图 . .................................. 错误 ! 未定义书签。 系统规划 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 系统特点及功能介绍 . .................................. 错误 ! 未定义书签。 基本业务功能 . .................................... 错误 ! 未定义书签。 移动性管理 . .............................. 错误 ! 未定义书签。 安全功能 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 基本话音业务 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 基本数据业务 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 有线调度功能 . .................................... 错误 ! 未定义书签。 语音调度功能 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 基本业务功能 ......................... 错误 ! 未定义书签。 多选呼叫 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 用户监听 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 强插 / 强拆 . ........................... 错误 ! 未定义书签。 遥晕 / 复活 . ........................... 错误 ! 未定义书签。 在线检测 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 呼叫提醒 . ............................ 错误 ! 未定义书签。 会议 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 遥毙 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 短信管理 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 紧急告警 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 录音回放 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 报表查询 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 数字系统网管系统 . ................................ 错误 ! 未定义书签。 3 系统设备介绍 ................................................ 错误 ! 未定义书签。 单基站示意图 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 信道机 . .............................................. 错误 ! 未定义书签。 产品描述 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 技术规格 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 合路器 . .............................................. 错误 ! 未定义书签。 分路器 . .............................................. 错误 ! 未定义书签。 双工器 . .............................................. 错误 ! 未定义书签。 室外全向天线 . ........................................ 错误 ! 未定义书签。 手持终端 PD680 ....................................... 错误 ! 未定义书签。
两台服务器集群巧搭建 服务器集群系统中，服务器不再分布在各处，而是集中在一起统一进行管理和维护。它保持了分布式客户机/服务器模式的开发性、可扩展性的优点，同时又具备了终端/主机模式的资源共享和集中易于管理的优点。 服务器集群系统中，服务器不再分布在各处，而是集中在一起统一进行管理和维护。它保持了分布式客户机/服务器模式的开发性、可扩展性的优点，同时又具备了终端/主机模式的资源共享和集中易于管理的优点。相对集中的集群系统，降低了系统管理的成本，而且还提供了和大型服务器系统相媲美的处理能力。 在传统的终端/主机的网络模式时代，终端功能简单，无需维护工作，在主机一端进行专门的管理与维护，具有资源共享、便于管理的特点。但是，主机造价昂贵，终端没有处理能力，限制了网络的规模化发展。之后的客户机/服务器模式推进了计算产业的标准化和开发化的发展，为系统提供了相当大的灵活性，但是随着分布系统规模的规模扩大，系统的维护和管理带来了巨大的开销。 面向Internet的服务型应用，需要高性能的硬件平台作为支持，将并行技术应用在服务器领域中，是计算机发展的必然趋势。并行处理技术在高性能计算领域中，高可用和高性能是集群服务器系统发展的两个重要方向。 集群的概念 集群英文名称是CLUSTER，是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构 成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。 和传统的高性能计算机技术相比，集群技术可以利用各档次的服务器作为节点，系统造价低，可以实现很高的运算速度，完成大运算量的计算，具有较高的响应能力，能够满足当今日益增长的信息服务的需求。 #P# 集群技术应用的需求 Internet用户数量呈几何级数增长和科学计算的复杂性要求计算机有更高的处理能力，而CPU的发展无法跟上不断增长的需求，于是我们面临以下问题： ●大规模计算如基因数据的分析、气象预报、石油勘探需要极高的计算性能。 ●应用规模的发展使单个服务器难以承担负载。 ●不断增长的需求需要硬件有灵活的可扩展性。 ●关键性的业务需要可靠的容错机制。 #P# IA集群系统(CLUSTER)的特点 ●由若干完整的计算机互联组成一个统一的计算机系统; ●可以采用现成的通用硬件设备或特殊应用的硬件设备，例如专用的通讯设备;
DBTwin数据库集群系统 技 术 白 皮 书 无锡浙潮科技有限公司 2010年1月
目录 1.当前数据库用户面临的问题 (3) 2.当前市场上存在的针对数据库的解决方案 (4) 3.DBTWIN数据库集群 (8) 4.DBTWIN的实现原理 (9) 5.DBTWIN的特性 (10) 6.DBTWIN技术指标 (11) 7.DBTWIN与备份/复制软件，及数据库镜像的功能、特点比较 (12) 8.DBTWIN支持的系统环境 (12)
1.当前数据库用户面临的问题 随着信息时代的发展，公司和企业的运作越来越依赖于计算机系统。大量有关企业生产、销售的数据维系着企业的生存，是企业珍贵的无形资产。这些数据一旦因为存储系统遭受到失窃、断电或不可避免的自然灾害，造成大量丢失，将会给企业带来重大的经济损失。 根据Gartner的调查数据，在经历大型灾难事件而导致系统停运的公司中，有五分之二左右的公司再也没有恢复运营，剩下的公司中也有接近三分之一在两年内破产了。而由于数据库的故障导致的重大事故确是时有发生的，让我们来看几个实例： 实例1：2005年12月5日，国内某著名网络游戏公司的数据库服务器出现严重宕机事故，造成众多玩家数据丢失并蒙受经济损失 实例2：2005年6月9日某证券公司股票交易系统的数据库出现故障，股票无法正常买卖，迫使股民望“红”兴叹。 实例3：2002年7月23日国内某机场数据库系统宕机，导致6000名旅客长时间滞留机场。实例4：2000年国内某银行的支付系统突然死机，给广大用户造成极大的损失和不便。 以上发生的这些事件都是与企业数据库系统相关的故障。 另外，几乎每个数据库客户都或多或少地存在数据库性能问题，当然数据库性能问题涉及很多方面，其中，能否采用“集群”的方法来提高性能，我们公司研究的重点。 概括来讲，当前数据库系统已经成为了企业信息系统的瓶颈，究其原因，各厂家的解决方案无外乎在下列三大方面无法取得同步的进展： 1）数据库数据可靠性 2）数据库系统性能 3）系统服务的可用性 当前几乎所有的数据库系统解决方案，都无法的象真正的集群系统那样，在上述三方面同时具有良好的可伸缩性，具体来讲，当前数据库系统存在下列各种各样的问题：
一、集群的基本概念 有一种常见的方法可以大幅提高服务器的安全性，这就是集群。 Cluster集群技术可如下定义：一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统，并以单一系统的模式加以管理。此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。 大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。Cluster必须可以协调管理各分离的组件的错误和失败，并可透明地向Cluster中加入组件。 一个Cluster包含多台（至少二台）拥有共享数据存储空间的服务器。任何一台服务器运行一个应用时，应用数据被存储在共享的数据空间内。每台服务器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储存空间上。 Cluster内各节点服务器通过一内部局域网相互通讯。当一台节点服务器发生故障时，这台服务器上所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管。当一个应用服务发生故障时，应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。当以上任一故障发生时，客户将能很快连接到新的应用服务上。 二、集群的硬件配置 镜像服务器双机 集群中镜像服务器双机系统是硬件配置最简单和价格最低廉的解决方案，通常镜像服务的硬件配置需要两台服务器，在每台服务器有独立操作系统硬盘和数据存贮硬盘，每台服务器有与客户端相连的网卡，另有一对镜像卡或完成镜像功能的网卡。 镜像服务器具有配置简单，使用方便，价格低廉诸多优点，但由于镜像服务器需要采用网络方式镜像数据，通过镜像软件实现数据的同步，因此需要占用网络服务器的CPU及内存资源，镜像服务器的性能比单一服务器的性能要低一些。 有一些镜像服务器集群系统采用内存镜像的技术，这个技术的优点是所有的应用程序和网络操作系统在两台服务器上镜像同步，当主机出现故障时，备份机可以在几乎没有感觉的情况下接管所有应用程序。因为两个服务器的内存完全一致，但当系统应用程序带有缺陷从而导致系统宕机时，两台服务器会同步宕机。这也是内存镜像卡或网卡实现数据同步，在大数据量读写过程中两台服务器在某些状态下会产生数据不同步，因此镜像服务器适合那些预算较少、对集群系统要求不高的用户。 硬件配置范例：
数据库集群实施方案 数据库安全的核心和关键是其数据安全。数据安全是指以保护措施确保数据的完整性、保密性、可用性、可控性和可审查性。由于数据库存储着大量的重要信息和机密数据，而且在数据库系统中大量数据集中存放，供多用户共享，因此，必须加强对数据库访问的控制和数据安全防护。 数据库系统安全的层次与结构一般数据库系统安全涉及5个层次： （1）用户层：侧重用户权限管理及身份认证等，防范非授权用户以各种方式对数据库及数据的非法访问；（2）物理层：系统最外层最容易受到攻击和破坏，主要侧重保护计算机*络系统、*络链路及其*络节点的实体安全；（3）*络层：所有*络数据库系统都允许通过*络进行远程访问，*络层安全性和物理层安全性一样极为重要；（4）操作系统层：操作系统在数据库系统中，与DBMS交互并协助控制管理数据库。操作系统安全漏洞和隐患将成为对数据库进行非授权访问的手段；（5）数据库系统层：数据库存储着重要程度和敏感程度不同的各种数据，并为拥有不同授权的用户所共享，数据库系统必须采取授权限制、访问控制、加密和审计等安全措施。 为了确保数据库安全，必须在所有层次上进行安全性保护措施。若较低层次上安全性存在缺陷，则严格的高层安全性措施也可能被绕过而出现安全问题。 数据库系统安全解决方案概述环境安全环境安全是指数据库所运行的软硬件环境的安全控制。正确的架构设计是数据库及其他应用稳定、安全的运行最有力保障，一个正确的架构设计可以较好的体现在物理环境中，通过比较简单的对物理环境的设定，就可以屏蔽大量的安全隐患。 错误的架构设计会导致物理结构散乱，无论从运维还是管理上来说，都有相当大的困难，较多的物理漏洞必须通过繁杂的软件安全控制来屏蔽风险，抛开安全本身无法较好保证而言，更换服务器时对软件的设置相当困难。 软硬件架构按照较大的框架进行分割，我们可以知道任何安全的架构都是传统三层架构的扩展，根本还是在于表示层，业务逻辑层，数据访问层，对于数据库看来则是应用层，中间层，数据层。 逻辑上实现三层架构比较容易，在软件中分离数据访问即可，但是往往我们
服务器集群技术方案 集群（Cluster）技术是发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将由其它服务器自动接管。在大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户使用。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。 当前主流的集群方式包括以下几种： 1.服务器主备集群方式 服务器主-备方式由一台服务器在正常运行状态提供对外服务，其它集群节点作为备份机，备份机在正常状态下不接受外部的应用请求，实时对生产机进行检测，当生产机停机时才会接管应用服务，因此设备利用率最高可达50%。主备方式集群如下图所示，节点2为正常提供服务的服务器，运行多个应用（pkgA,pkgB..）,节点1平时只监控节点2的状态，不对外提供服务，当节点2出现故障时，节点1将把两个应用接管过来，并对外提供服务。 图表错误!文档中没有指定样式的文字。-1主备方式集群 2.服务器互备份集群方式 多台服务器组成集群，每台服务器运行独立的应用，同时作为其它服务器的备份机，当主应用中断，服务将被其它集群节点所接管，接管服务的节点将运行
自身应用和故障服务器的应用，这种方式各集群节点的硬件资源均可被应用于对外服务。互备方式集群如下图所示，节点1和节点2分别运行1个或多个不同的应用,但只对外提供本地的主应用，两个节点之间互相进行监控，集群中任何一个节点出现故障后，另一个节点把故障节点的主应用接管过来，所有应用服务由一台服务器完成。 图表错误!文档中没有指定样式的文字。-2互备份方式集群这种方式的主要缺点在于： 由于需要重新启动数据库核心进程，无法保证数据库系统连续不间断地 运行 在系统切换的过程中，客户端与服务器之间的数据库连接会中断，需要 重新进行数据库的连接和登录工作 由于数据库系统只能在一台服务器上运行，另一台服务器无法分担系统 的负载，实际上造成了客户投资的浪费。在有些系统中，为了解决双机 负载分担的问题，将应用系统人为分割为两个数据库系统，分别在两台 服务器上运行。这种方式在一定程度上解决了负载分担的问题，但给系 统管理、统计分析等业务处理带来了很多额外的复杂性 3.服务器并行集群方式 集群有多台服务器构成，同时提供相同的应用，可以实现多台服务器之间的负载均衡，提供大访问量的应用需求，如Web访问及数据库等应用，服务器并行集群方式一般由应用系统自身（如OracleRAC、中间件负载均衡等）或外部专用服务器负载均衡设备实现。
数据库集群技术介绍 1前言 1.1 简介 用来保存计算最终结果的数据库是整个信息系统的重要组成部分，技术也相对成熟。然而，对于所有数据库而言，除了记录正确的处理结果之外，也面临着一些挑战：如何提高处理速度，数据可用性、数据安全性和数据集可扩性。将多个数据库联在一起组成数据库集群来达到上述目标应该说是一个很自然的想法。 集群（Cluster）技术是使用特定的连接方式，将价格相对较低的硬件设备结合起来，同时也能提供高性能相当的任务处理能力。 本文试图对当前主要的数据库集群用到的具体技术和市场上的主流产品进行分析并作点评，从而为读者提供一个数据库集群的评价参考。 下面讨论的数据库集群技术分属两类体系：基于数据库引擎的集群技术和基于数据库网关（中间件）的集群技术。 基于数据库引擎的集群技术（共享磁盘或非共享磁盘）
基于数据库网关（中间件）的集群技术（不共享磁盘） 1.2 理想的数据库集群应具备的特点 提高速度：只通过简单地增加数据库服务器就能相对提高数据库处理速度。 数据同步：在任何时刻需要有多个随时可用的实时同步数据服务。最好有多个异地的同步数据服务。 安全保证：除了密码保护之外，我们最好能控制企业内部对数据库的非法访问。 可扩展性：应保证我们能任意增大数据集而没有对可用性产生负面影响。 2名词解释 2.1 集群 是一组通过协同工作方式运行同一套应用程序并针对客户端及应用程序提供单一系统映像的独立计算机。集群技术的目标在于通过多层网络结构进一步提高伸缩能力、可用性与可靠性。 2.2 可伸缩性 是指一台计算机在维持可接受性能的前提下处理不断提高的工作负载的能力。 2.3 可用性 是指存在质量、备用能力、获取简便性以及可访问能力。 2.4 可靠性 是指系统牢固程度。
服务器集群技术方案 集群(Cluster)技术是发展高性能计算机的一项技术。它是一组相互独立的计算机，利用高速通信网络组成一个单一的计算机系统，并以单一系统的模式加以管理。其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。一个集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器，各服务器通过内部局域网相互通信。当一台服务器发生故障时，它所运行的应用程序将山其它服务器自动接管。在大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内的任一系统上运行的服务都可被所有的网络客户使用。采用集群系统通常是为了提高系统的稳定性和网络中心的数据处理能力及服务能力。 当前主流的集群方式包括以下儿种： 1.服务器主备集群方式 服务器主-备方式由一台服务器在正常运行状态提供对外服务，其它集群节点作为备份机，备份机在正常状态下不接受外部的应用请求，实时对生产机进行检测，当生产机停机时才会接管应用服务，因此设备利用率最高可达50%。主备方式集群如下图所示，节点2为正常提供服务的服务器，运行多个应用 (pkgA, pkgB..)，节点1平时只监控节点2的状态，不对外提供服务，当节点2 出现故障时，节点1将把两个应用接管过来，并对外提供服务。 图农3-2主备方式集群 2.服务器互备份集群方式 多台服务器组成集群，每台服务器运行独立的应用，同时作为其它服务器的备份机，当主应用中断，服务将被其它集群节点所接管，接管服务的节点将
运行自身应用和故障服务器的应用，这种方式各集群节点的硬件资源均可被应用于对外服务。互备方式集群如下图所示，节点1和节点2分别运行1个或多个不同的应用，但只对外提供本地的主应用，两个节点之间互相进行监控，集群中任何一个节点出现故障后，另一个节点把故障节点的主应用接管过来，所有应用服务由一台服务器完成。 I I 图农3-3互备份方式集 这种方式的主要缺点在于： 由于需要重新启动数据库核心进程，无法保证数据库系统连续不间断地运行 在系统切换的过程中，客户端与服务器之间的数据库连接会中断，需要重新进行数据库的连接和登录工作 III于数据库系统只能在一台服务器上运行，另一台服务器无法分担系统的负载，实际上造成了客户投资的浪费。在有些系统中，为了解决双机负 载分担的问题，将应用系统人为分割为两个数据库系统，分别在两台服务器上 运行。这种方式在一定程度上解决了负载分担的问题，但给系统管理、统计分 析等业务处理带来了很多额外的复杂性 3.服务器并行集群方式 集群有多台服务器构成，同时提供相同的应用，可以实现多台服务器之间的负载均衡，提供大访问量的应用需求，如Web访问及数据库等应用，服务器并行集群方式一般由应用系统自身（如OracleRAC＞中间件负载均衡等）或外部专用服务器负载均衡设备实现。
数据库集群技术 引言 信息系统作为企业的神经中枢，在企业的发展过程中起着极其重要的作用，成为保障企业快速发展的重要因素。数据库是用来保存最终计算结果的，所以是整个信息系统中最重要的组成部分，企业的数据库系统应该非常稳健，为什么我无法访问决策所需的数据，为什么用户不能查询到实时准确的数据，为什么用户经常反映系统的速度非常缓慢，为什么经常会造成数据丢失？为什么总是不停地更换更高配置的服务器也不能解决这些问题？ 这些问题的答案其实很简单，传统的数据处理方式由于技术限制已无法满足企业需求。只有实时的数据采集方式，才能为正确的决策提供精准分析的数据支撑，降低信息延迟，保证快速的业务响应，并推动业务价值的提升，只有合理的分担用户的访问压力，才能提升系统的反映速度，带来更好的用户体验，只有保证冗余的数据结构才能保证数据的安全，只有系统具备非常好的伸缩性才具备良好的扩展能力。用来保存计算最终结果的数据库是整个信息系统的重要组成部分，技术也相对成熟。然而，对于所有数据库而言，除了记录正确的处理结果之外，也面临着一些挑战：如何提高处理速度，数据可用性、数据安全性和数据集可扩性。将多个数据库联在一起组成数据库集群来达到上述目标应该说是一个很自然的想法。 1.数据库集群的背景 随着经济的高速发展，企业的用户数量、数据量呈爆炸式增长，在这样一个不断增长的环境下，对数据库提出了严峻的考验。对于所有的数据库而言，除了记录正确的处理结果之外，还面临着以下几方面的挑战：如何提高处理速度，实现数据库的负载均衡；如何保证数据库的可用性、数据安全性以及如何实现数据集可扩性？怎么综合解决这些问题成为众多企业关注的焦点。PC服务器以其高性能和低廉的价格而倍受广大客户青睐，在WEB应用或高性能计算中，为了追求更高的性能、以及可用性，大家都采用计算机集群技术（将多台服务器联合起来组成集群来实现综合性能优于单个大型服务器的技术）来实现，这种技术不但能满足应用的需要，而且大幅度地节约了投资成本；在数据库上，组建集群也是同样的道理，主要有以下几个原因： 原因一：伴随着企业的成长，在业务量提高的同时，数据库的访问量和数据量快速增长，其处理能力和计算强度也相应增大，使得单一设备根本无法承担。在此情况下，若扔掉现有设备做大量的硬件升级，势必造成现有资源的浪费，而且下一次业务量提升时，又将面临再一次硬件升级的高额投
·26· 第3 期 作者简介：孔繁黎，大连广播电视台技术制作中心，工程师，主要从事广播电视技术工作。 演播室集群系统方案设计 孔繁黎 （大连广播电视台） 【摘 要】本方案以大连台演播室高清化改造为契机，采用整体集群系统设计。视频系统以共享矩阵为平台，以CCU集中控制的方式；音频系统以网络路由的方式，构成一个数字音频网络，实现演播室之间视音频信号、设备和通道资源的共享，提高了各演播室系统设备的使用效率。同时阐述了演播室集群系统集成后的优势。 【关键词】演播室集群；系统设计；视频系统；音频系统 随着电视技术、计算机网络技术的快速发展，电视演播室系统在功能和形式上不断的发生变化，许多电视节目的包装形式越来越丰富，形态复杂多样，一个演播室系统已经不能满足这类节目的制作和直播需求。因此，一个多演播室系统组成的集群形态开始在电视行业逐步兴起。本方案的设计思路也是根据这一现状而产生的。 一、演播室集群系统方案的设计思路 顾名思义，演播室集群就是将两个或两个以上演播室，组成一个演播室群，形成一个整体系统。群内各演播室系统设备共同使用本群的控制机房，共享群内的设备、信号和通道资源；既提高了各演播室设备的使用效率，又扩展了系统功能；同时，群内系统设备之间也起到了相互应急备份的作用，保障了整个系统的安全性和稳定性。因此，大连广播电视台将以各演播室系统高清化改造为契机，采用整体集群系统设计，分步实施的方案进行演播室集群系统的搭建与改造；打破以往各演播室使用模 式单一，系统设备利用率不高的弊端。集群系统设计将以数字化为基础，网络化为核心，逐步建立起一个演播室集群分控与共享系统，把所有演播室建成一个网络系统，每一个演播室既是一个独立的系统，又可以按网络系统模式加以管理，将所有单个演播室（独立的网络站点）连接起来，再建立各演播室之间设备的共享、调度和信号分配，为共同完成各种复杂方式的直播和录制任务提供强大的技术支持。 二、演播室集群方案视频系统设计 本方案将大连台的三个演播室：256m 2演播室、8号演播室和10号演播室视频系统融合在一起。主要体现在摄像机的共享、使用共享矩阵调配信号以及各切换台之间的互联。相对的，集群前各演播室视频系统如图1所示。通过与集群后的系统比较可以看出，256m 2、8号和10号三个演播室的现有系统只是按照常规模式搭建；三个系统相互独立，设备相对比较固定，摄像机和切换台等设备也无法互联使用，限制了节目制作的规模，使得系统缺少扩展性和灵活性。