云計(jì)算DRX技術(shù)在高校選課中的應(yīng)用

◆張 杰

(攀枝花學(xué)院網(wǎng)計(jì)中心 四川 617000)

云計(jì)算DRX技術(shù)在高校選課中的應(yīng)用

◆張 杰

(攀枝花學(xué)院網(wǎng)計(jì)中心 四川 617000)

部署H3C云計(jì)算 CAS系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用DRX技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的彈性分擔(dān)和資源的自動(dòng)擴(kuò)展，解決高校選課系統(tǒng)應(yīng)用中突發(fā)流量問(wèn)題，有效解決發(fā)生在Web層的瓶頸問(wèn)題，采用LoadRunner進(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證云計(jì)算DRX技術(shù)適用性和有效性。

云計(jì)算 CAS系統(tǒng)；DRX技術(shù)；壓力實(shí)驗(yàn)；負(fù)載均衡

0 引言

在高校，每到學(xué)生選課時(shí)，網(wǎng)路擁堵，選課系統(tǒng)繁忙，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或者無(wú)法訪問(wèn)，學(xué)生對(duì)選課系統(tǒng)不滿，對(duì)教學(xué)服務(wù)滿意度較差。盡管學(xué)校通過(guò)管理手段，將學(xué)生進(jìn)行分學(xué)院、分時(shí)段，訪問(wèn)不同網(wǎng)絡(luò)地址等方法進(jìn)行解決，但選課系統(tǒng)繁忙、崩潰等問(wèn)題卻沒(méi)有解決。

1 問(wèn)題分析

目前，一般情況高校在校師生人數(shù)大于15000人，選課一般集中在學(xué)期末進(jìn)行。時(shí)間集中，選課人數(shù)多。學(xué)生為了選擇心儀的課程，一般集中等待選課系統(tǒng)開(kāi)放。在選課開(kāi)放的一瞬間大量學(xué)生涌入，選課業(yè)務(wù)成為典型的突發(fā)流量的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)流量的特點(diǎn)是瞬時(shí)的訪問(wèn)并發(fā)量大，隨著時(shí)間的累積，選課結(jié)束的學(xué)生退出，不再選課，業(yè)務(wù)壓力越來(lái)越小課的壓力一般來(lái)自于選課開(kāi)放的前15至30分鐘。

通過(guò)軟件邏輯架構(gòu)可以看出，瓶頸一般會(huì)發(fā)生在 Web層和數(shù)據(jù)庫(kù)層。通過(guò)調(diào)研，用LoadRunner壓力測(cè)試軟件的測(cè)試得出：瓶頸主要發(fā)生在Web層。當(dāng)大量學(xué)生訪問(wèn)時(shí)，Web服務(wù)器的CPU、內(nèi)存利用率大概在30%，數(shù)據(jù)庫(kù)壓力也不大。得出系統(tǒng)性能瓶頸主要是在Web端，分析原因如下：

（1）Web服務(wù)器部署在32位Windows Server 2003系統(tǒng)上，由于內(nèi)存管理機(jī)制的限制，32位系統(tǒng)只能管理4G內(nèi)存，無(wú)法進(jìn)行內(nèi)存資源的擴(kuò)充。

（2）選課系統(tǒng)基于IIS6.0開(kāi)發(fā)，32位系統(tǒng)缺省為IIS單進(jìn)程分配的應(yīng)用可管理內(nèi)存空間最大為2G，IIS可管理的內(nèi)存空間不足限制了選課系統(tǒng)可同時(shí)服務(wù)的學(xué)生數(shù)量，IIS非實(shí)時(shí)的內(nèi)存回收機(jī)制進(jìn)一步加劇了內(nèi)存不足的限制。

（3）當(dāng)前選課系統(tǒng)的WEB服務(wù)器部署在雙CPU，16G內(nèi)存的物理服務(wù)器上，該服務(wù)器服役時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，硬件配置過(guò)低，硬件逐漸老化且缺乏用于替換、擴(kuò)充的備件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)WEB服務(wù)器的快速有效的克隆、擴(kuò)展和冗余保障。

基于以上分析，同時(shí)存在著軟件和硬件方面瓶頸，很難通過(guò)單純的增加硬件資源來(lái)解決問(wèn)題，需要通過(guò)云計(jì)算及相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的彈性分擔(dān)和資源的自動(dòng)擴(kuò)展。

2 基于DRX技術(shù)的選課系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用

2.1 基礎(chǔ)環(huán)境

將選課系統(tǒng)部署到 CAS平臺(tái)上，測(cè)試所需的包括軟硬件設(shè)備，清單如下（見(jiàn)表1）。

表1 軟硬件環(huán)境

P5730 存儲(chǔ) 2*10GE 儲(chǔ)L1000-A 負(fù)載均衡設(shè)備 1臺(tái) 12*GE光電復(fù)用口IBM服務(wù)器 1臺(tái) 管理服務(wù)H3C CAS云計(jì)算平臺(tái) 1套 含16個(gè)CPU license授權(quán)

2.2 部署H3C CAS

在3臺(tái)服務(wù)器上安裝H3C CAS云計(jì)算軟件。其中2臺(tái)R390作為業(yè)務(wù)服務(wù)器，用于承載實(shí)際業(yè)務(wù)，IBM服務(wù)器作為管理服務(wù)器。

2.2.1 業(yè)務(wù)遷移

將選課軟件系統(tǒng)的WEB前端軟件遷移到CAS軟件部署的虛擬機(jī)上，虛擬機(jī)采用windows2003操作系統(tǒng)， Web選課虛擬機(jī)沿用與之前物理服務(wù)器部署相同，即虛擬機(jī) 4核CPU、4G內(nèi)存。

部署完成后，如圖1所示：

圖1 選課Web端部署至CAS平臺(tái)

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)配置

根據(jù)原軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行如下改造工作，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 組網(wǎng)圖

如組網(wǎng)圖所示，服務(wù)器使用了2個(gè)網(wǎng)卡，一個(gè)規(guī)劃為90網(wǎng)段，與LB鏈接，一個(gè)規(guī)劃為172網(wǎng)段與數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)互通。

對(duì)于校園網(wǎng)用戶，通過(guò)核心路由 NAT轉(zhuǎn)換直接訪問(wèn)，互聯(lián)網(wǎng)用戶直接訪問(wèn)，訪問(wèn)過(guò)程：用戶發(fā)起請(qǐng)求后，經(jīng)過(guò)地址轉(zhuǎn)換訪問(wèn)到交換機(jī)，交換機(jī)通過(guò)Vlan轉(zhuǎn)至LB，LB將業(yè)務(wù)分擔(dān)至實(shí)服務(wù)群。虛擬機(jī)通過(guò)172網(wǎng)段做靜態(tài)路由的方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并將數(shù)據(jù)原路返回。

分開(kāi)兩個(gè)網(wǎng)卡上行， 一個(gè)網(wǎng)口專門負(fù)責(zé) WEB前端推送業(yè)務(wù)，一個(gè)網(wǎng)口專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)。

2.3 DRX部署

DRX觸發(fā)指標(biāo)有三種，分別是 CPU、內(nèi)存、連接數(shù)。設(shè)置好觸發(fā)條件，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。

為業(yè)務(wù)指定可擴(kuò)展的物理資源。為了不讓虛擬機(jī)無(wú)限擴(kuò)展，限制虛擬機(jī)數(shù)量為20個(gè)。指定復(fù)制業(yè)務(wù)時(shí)所克隆的模板。為業(yè)務(wù)配置資源調(diào)度策略。設(shè)置關(guān)鍵是將連接數(shù)進(jìn)行配置，擴(kuò)展閾值為100，回收閾值為10。一次生成虛擬機(jī)數(shù)量為2臺(tái)。

2.4 負(fù)載均衡部署

DRX方案需要H3C 負(fù)載均衡設(shè)備進(jìn)行配合。主要配置過(guò)程如下：

（1）配置實(shí)服務(wù)。將規(guī)劃好的IP先在LB上配置成為實(shí)服務(wù)。需要將規(guī)劃好的虛擬機(jī)IP提前在LB上進(jìn)行配置，并開(kāi)啟健康監(jiān)測(cè)。（2）建立實(shí)服務(wù)組。（3）虛服務(wù)建立。持續(xù)性方式設(shè)置為“源地址方式”，持續(xù)性生命值設(shè)置為“180秒”。為了保證每臺(tái)虛擬機(jī)不會(huì)被大量訪問(wèn)沖擊癱瘓，對(duì)每個(gè)實(shí)服務(wù)的連接數(shù)限制為300。

3 訪問(wèn)壓力測(cè)試

為了穩(wěn)妥起見(jiàn)，對(duì)DRX環(huán)境進(jìn)行了壓力測(cè)試。針對(duì)部署完畢的測(cè)試環(huán)境，通過(guò)LoadRunner 業(yè)界主流的壓力測(cè)試軟件，對(duì)DRX性能進(jìn)行測(cè)試。

模擬每秒上線10人是指，每秒有10個(gè)人完成選課。這和實(shí)際的流量模型是由區(qū)別的（詳見(jiàn)圖3 應(yīng)用負(fù)載情況），在我們測(cè)試中，最大模擬到每秒完成選課65人，也就是說(shuō)6500人，在100秒完成選課，這個(gè)環(huán)境是比真實(shí)環(huán)境壓力還要大的，屬于比較極端的測(cè)試方法。

4 結(jié)論

4.1 應(yīng)用效果

業(yè)務(wù)正式上線，選課系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到同時(shí)在線人數(shù)達(dá)3000人左右。在選課中，DRX監(jiān)測(cè)到并發(fā)用戶的上升、成功觸發(fā)，擴(kuò)展出6臺(tái)虛擬機(jī)，成功承載了選課的巨大壓力。選課過(guò)程中，選課系統(tǒng)一直能正常訪問(wèn)。在選課高峰過(guò)后，DRX成功回收了富余的虛擬機(jī)，將資源釋放。通過(guò)應(yīng)用，完全能夠滿足高校選課需求，效果好。

圖3 應(yīng)用負(fù)載情況

4.2 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

H3C DRX通過(guò)動(dòng)態(tài)的資源管理，自適應(yīng)滿足業(yè)務(wù)負(fù)載需求。同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)共用共享資源池，達(dá)到“多業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)資源擴(kuò)展”的功效。

4.3 節(jié)約經(jīng)費(fèi)和能源

原本需要30臺(tái)服務(wù)器，現(xiàn)在只需要15臺(tái)服務(wù)器，節(jié)約服務(wù)器購(gòu)置經(jīng)費(fèi)，節(jié)省能源。這是DRX的價(jià)值，資源隨需而動(dòng)。

[1]劉偉科等.虛擬服務(wù)器集群技術(shù)在高校選課系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].福建電腦，2011.

[2]王利，周瑩蓮，劉甫.服務(wù)器負(fù)載均衡技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010.

[3]謝海燕，楊巍.云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用分析[J].電子商務(wù)，2015.