南 楠（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

基于業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)在高校圖書館中的應(yīng)用

南 楠
（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

針對高校圖書館對公眾開放后訪問量急劇增加帶來的系統(tǒng)安全保障問題，提出構(gòu)建一套面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對成熟已具有高可用情況下對高校圖書館管理的業(yè)務(wù)流程展開分析，提出基于業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)來雙向保障圖書館的正常使用，對各大高校圖書館的建設(shè)提供參考依據(jù)。

業(yè)務(wù)流程；高可用架構(gòu)；高校圖書館

0　引言

高校圖書館與地方圖書館的結(jié)合，打破了傳統(tǒng)圖書館的生存模式。校園網(wǎng)與外網(wǎng)的資源共享，對用戶提供更多的借閱服務(wù)雖提高了服務(wù)質(zhì)量，但也使高校圖書館的使用、擴(kuò)展和安全保障面臨不少危機(jī)。

高校圖書館存儲的海量信息資源一般都是分布式存儲，業(yè)務(wù)不僅面向校內(nèi)同時向校外開放，數(shù)字化的特點(diǎn)使其服務(wù)時間每天至少為15個小時以上。其強(qiáng)大的使用價(jià)值和一些珍貴的館藏都促使高校要建立一個高可用性、高維護(hù)性、高擴(kuò)展性的圖書館，確保其正常運(yùn)行。

目前一些研究也針對于此，但都是從技術(shù)角度來考慮，常采用雙機(jī)熱備、集群技術(shù)負(fù)載均衡、虛擬化技術(shù)等模式來完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)避免其在運(yùn)行時出現(xiàn)故障。但技術(shù)架構(gòu)再完美，仍不可避免系統(tǒng)故障的發(fā)生，因此不能僅從技術(shù)角度考慮系統(tǒng)的架構(gòu)問題，更應(yīng)在不偏離業(yè)務(wù)目標(biāo)的基礎(chǔ)上建立高可用的業(yè)務(wù)流程架構(gòu)［1］。本文從高校圖書館系統(tǒng)的工作流程角度出發(fā)，研究設(shè)計(jì)出一種面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)，為全面保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常服務(wù)提供助力。

1　面向業(yè)務(wù)高可用架構(gòu)原則

一般的高可用架構(gòu)主要是從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面入手，面向業(yè)務(wù)流程的高可用架構(gòu)重點(diǎn)對象是高校圖書館的正常使用、用戶、管理者間的聯(lián)系，在技術(shù)架構(gòu)日趨成熟的同時使管理的步伐不至于落后造成使用中斷。

面向業(yè)務(wù)的高可用架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)規(guī)則主要是以人為主體，在管理者和使用者能接受的最短時間內(nèi)定位問題并解決問題，要實(shí)現(xiàn)上述目的通常應(yīng)該遵循以下幾條原則：

（1）系統(tǒng)高可用性原則：高可用不僅包括軟硬件技術(shù)結(jié)構(gòu)，還包括管理和運(yùn)維體系，盡最大努力保證業(yè)務(wù)不出問題或?qū)栴}發(fā)生時間縮短到最低限度，以業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)驅(qū)動體系構(gòu)成，這是技術(shù)層面再完善也不可能絕對做到的。

（2）系統(tǒng)高靈活性原則：任何數(shù)據(jù)在使用和保存上都應(yīng)遵守多機(jī)共享機(jī)制，不要把所有數(shù)據(jù)都保存在一臺服務(wù)器上，當(dāng)遇到故障時無法及時恢復(fù)使用。

（3）故障準(zhǔn)確定位原則：出現(xiàn)問題第一時間發(fā)現(xiàn)，第一時間解決，快速發(fā)現(xiàn)和定位問題所在，這點(diǎn)要結(jié)合技術(shù)和管理兩方面同時進(jìn)行。

（4）業(yè)務(wù)迅速恢復(fù)原則：服務(wù)出現(xiàn)問題，不要一味尋找發(fā)生問題原因，以盡快解決問題入手，選擇最佳解決方案后再排查出現(xiàn)問題的原因，讓業(yè)務(wù)的正常流程不中斷。

2　高校圖書館業(yè)務(wù)流程

高校圖書館的現(xiàn)有技術(shù)架構(gòu)基本為采用雙機(jī)主備或雙機(jī)互備機(jī)制，通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備使用公用IP地址，利用集群技術(shù)搭建多臺服務(wù)器結(jié)構(gòu)，將容錯、恢復(fù)時間盡量降低， 綜合遠(yuǎn)程容災(zāi)系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)安全性，技術(shù)上的設(shè)計(jì)已滿足當(dāng)前需求。這時，業(yè)務(wù)的高度集中帶來的危險(xiǎn)度將凸顯出來，任何一個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中斷都會使圖書館的使用受到影響。

高校圖書館的業(yè)務(wù)需求要根據(jù)學(xué)校對圖書館的定位而設(shè)置，對內(nèi)、對外或內(nèi)外兼有也要參考其規(guī)模和綜合資源。現(xiàn)有高校圖書館的業(yè)務(wù)流程主要包括兩大類：公眾服務(wù)部分和管理維護(hù)部分。公眾服務(wù)部分完成的功能是：借閱編號的獲取、檢索查詢、借閱、歸還等；管理維護(hù)部分包括：系統(tǒng)內(nèi)外網(wǎng)管理、數(shù)據(jù)庫管理、人員管理、文獻(xiàn)管理、硬件設(shè)備管理等［2］。具體的業(yè)務(wù)流程如圖1 所示。

圖1　高校圖書館業(yè)務(wù)流程圖

3　面向業(yè)務(wù)流程的高校圖書館高可用架構(gòu)

根據(jù)業(yè)務(wù)流程建立的高可用架構(gòu)首要目標(biāo)是在業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題時第一時間恢復(fù)業(yè)務(wù)，其次是解決根源問題。這樣做主要原因是在很多情況下排查問題所耗費(fèi)的力量和資源是難于預(yù)計(jì)的，比如服務(wù)響應(yīng)遲緩，所牽涉到的原因可能有：磁道受損、緩存過多、CPU不足等，逐一進(jìn)行排查將耗費(fèi)大量人力物力而服務(wù)也會阻滯，最快的解決反而是啟用備用機(jī)直接工作，是業(yè)務(wù)正常進(jìn)行。遵循上述高可用架構(gòu)原則建立的全方位、環(huán)繞式高可用方案如圖2所示。

圖2中顯示構(gòu)建的系統(tǒng)架構(gòu)共分為5層：管理維護(hù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、核心服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、用戶應(yīng)用層，每層都是根據(jù)高校圖書館的業(yè)務(wù)流程制定的，每層分工解決服務(wù)當(dāng)中出現(xiàn)的不同問題。

3.1用戶應(yīng)用層

用戶應(yīng)用層主要解決的是在服務(wù)業(yè)務(wù)出現(xiàn)問題時，如何將用戶的受挫感降至最低。某些情況下，對互聯(lián)網(wǎng)的訪問第一次鏈接都會出現(xiàn)訪問錯誤或連接失敗的現(xiàn)象，使體驗(yàn)者的成功感受挫，系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量降低［3］。訪問請求最常見問題就是DNS緩存、跨網(wǎng)訪問延緩等，目前最常用的解決方案就是客戶端重試技術(shù)。

圖2　基于業(yè)務(wù)高可用架構(gòu)方案

用戶提交服務(wù)后無響應(yīng)就會刷新重試，DNS不可靠造成的錯誤主機(jī)地址即使重試也會是一樣的結(jié)果。導(dǎo)致DNS出錯的原因大概有兩種：DNS域名緩存和DNS服務(wù)器被轉(zhuǎn)發(fā)。DNS域名緩存后會有滯后時間，在此時間段用戶訪問不會即刻獲取新地址，訪問結(jié)果將出現(xiàn)異常；DNS服務(wù)器被轉(zhuǎn)發(fā)后，用戶的訪問經(jīng)過了其它的運(yùn)營商，由短距離訪問變成了長距離訪問，訪問變慢服務(wù)延遲。

3.2網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層

用戶發(fā)起重試后會遇到DNS錯誤，即域名解析異常，如何高效、精準(zhǔn)的解決該問題，本文提出了使用HttpDNS服務(wù)解決方案。基本原理是當(dāng)DNS服務(wù)出現(xiàn)問題時，用戶重試請求不在通過DNS而是直接訪問HttpDNS服務(wù)接口，獲取業(yè)務(wù)指定域名對應(yīng)的IP地址繞開出問題的DNS，如重試次數(shù)超過預(yù)定值停止服務(wù)。完整的服務(wù)流程圖如圖3所示。

圖3　網(wǎng)絡(luò)服務(wù)流程圖

從流程圖可看出，相比傳統(tǒng)的域名解析服務(wù)，通過加入http協(xié)議后對業(yè)務(wù)控制力增強(qiáng)，DNS解析域名異常時（緩慢或打不開），允許用戶重試這時直接使用Http協(xié)議直接獲取IP地址有效解決域名異常問題，當(dāng)請求過多時可通過分流減壓提高響應(yīng)速度，同時當(dāng)服務(wù)出現(xiàn)問題用戶重試后可達(dá)到秒級的處理速率，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)時結(jié)合DNS和HttpDNS兩種方法也使系統(tǒng)的擴(kuò)展性增強(qiáng)，這一設(shè)計(jì)遵循了高可用設(shè)計(jì)原則中業(yè)務(wù)迅速恢復(fù)原則［4］。

3.3核心服務(wù)層

核心服務(wù)層的目標(biāo)是盡最大可能降低問題發(fā)生率，這層包括三部分：功能分離、功能降級和多機(jī)互備。功能分離主要是將業(yè)務(wù)的核心服務(wù)和非核心服務(wù)分離，避免非核心服務(wù)出現(xiàn)問題時影響到核心服務(wù)功能，高校圖書館的核心服務(wù)主要包括文獻(xiàn)（紙質(zhì)和電子）管理，用戶信息，管理信息，身份驗(yàn)證，非核心服務(wù)包括留言，查詢，新聞動態(tài)等。區(qū)分核心服務(wù)和非核心服務(wù)后建立多個服務(wù)器，不分主備將核心服務(wù)和非核心服務(wù)設(shè)置在不同的服務(wù)器上，通過通用訪問接口連接，一旦發(fā)生問題可及時切斷連接并自由轉(zhuǎn)移服務(wù)任務(wù)到其它服務(wù)器上，這種方式將使系統(tǒng)間的互影響降低到最?。?］。

3.4業(yè)務(wù)應(yīng)用層

參照成本和規(guī)模的可控度，要保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性在本系統(tǒng)中設(shè)置在業(yè)務(wù)應(yīng)用層中。多機(jī)互備使數(shù)據(jù)庫在不同的服務(wù)器上運(yùn)行，且不分主從獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時任何一臺服務(wù)器因地位平等都可及時接手業(yè)務(wù)提供正常服務(wù)，這就是同步數(shù)據(jù)的主要作用。

重讀數(shù)據(jù)是為了保證數(shù)據(jù)的實(shí)時性，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生異常，允許二次重讀，這時通過通用訪問接口讀取其它服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，因?yàn)槊颗_數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)都是同步的，訪問操作不會受到任何影響。重新生成的數(shù)據(jù)也不會影響到正常業(yè)務(wù)的開展，且可隨時根據(jù)需要分配資源和切換不同數(shù)據(jù)庫測試系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.5管理維護(hù)層

實(shí)時監(jiān)測與全方位管理是管理維護(hù)層的主要任務(wù)。實(shí)時監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)方式是研發(fā)一套可隨時采集數(shù)據(jù)、分析統(tǒng)計(jì)、提交報(bào)告的可視化界面系統(tǒng)，管理人員第一時間獲得詳細(xì)的運(yùn)行情況，不要出現(xiàn)問題后人為去排查業(yè)務(wù)出現(xiàn)的問題，繁瑣的過程耗時耗力且不一定發(fā)現(xiàn)問題根源所在。全方位管理就是監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該監(jiān)控到業(yè)務(wù)中的每一個環(huán)節(jié)，用戶訪問、數(shù)據(jù)交換、查詢?yōu)g覽、信息更新等，同時對業(yè)務(wù)中涉及到的軟硬件也隨之監(jiān)測，例如數(shù)據(jù)庫存儲、防火墻運(yùn)行、CPU和內(nèi)存使用率等。管理運(yùn)維層的主要任務(wù)就是在設(shè)置的容忍時間內(nèi)準(zhǔn)確定位問題所在，并提供解決方案［6］。

4　結(jié)論

隨著高校圖書館的發(fā)展，高校圖書館聯(lián)盟的建立，其業(yè)務(wù)需求和技術(shù)都在不斷上升，網(wǎng)絡(luò)危險(xiǎn)因素也會增加，高可用的架構(gòu)體系才能保證業(yè)務(wù)的正常開展，因此需建立一個持續(xù)的監(jiān)管流程，技術(shù)改進(jìn)的同時保障外圍工作的正常進(jìn)行。本文提出的準(zhǔn)確定位、快速恢復(fù)、常態(tài)運(yùn)危等目標(biāo)都是針對系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)的高可用原則，這些原則不僅可以使系統(tǒng)正常運(yùn)行同時可以將現(xiàn)有各種軟硬件資源得到最優(yōu)化使用，減少對有限資源的浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)投入。

高校圖書館的高可用建設(shè)是一個長期、持久、全面的工作，當(dāng)然不僅要建立業(yè)務(wù)架構(gòu)，還應(yīng)該結(jié)合軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、管理技術(shù)、保障發(fā)展體系等多方面建立一個高可用的系統(tǒng)，為今后服務(wù)質(zhì)量的提高，業(yè)務(wù)的拓展建立良好的基礎(chǔ)。

［1］王鵬，楊華民，田愛雪.高校數(shù)字圖書館海量信息存儲系統(tǒng)架構(gòu)研究［J］.長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（06）.

［2］程兆輝.高可用基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)研究［J］.航空制造技術(shù)，2015（08）.

［3］鄭曉軍.圖書館廣域網(wǎng)接入高可用架構(gòu)的技術(shù)分析［J］.圖書館研究，2014（02）.

［4］張寧.全媒體背景下圖書館學(xué)科服務(wù)架構(gòu)建設(shè)［J］.圖書館理論與實(shí)踐，2014（10）.

［5］李雅西，沈亮，胡威.電力數(shù)據(jù)中心高可用性架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.技術(shù)研究與應(yīng)用，2014（12）.

［6］張紅麗.基于云計(jì)算平臺的分布式數(shù)字圖書館框架模型研究［J］.情報(bào)科學(xué)，2013，31（03）：40-44.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.262