劉 超

（南充廣播電視大學(xué)，四川 南充 637000）

一、讓技術(shù)走向日常工作

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展到大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)我們的網(wǎng)站建設(shè)提出新的要求，響應(yīng)更快，服務(wù)器7×24在線，系統(tǒng)更安全，數(shù)據(jù)更安全。傳統(tǒng)的網(wǎng)站建立方式有了一定的局限性，過(guò)去平臺(tái)建設(shè)使用單臺(tái)服務(wù)器提供服務(wù)，但性能和穩(wěn)定性都很難保證。后來(lái)使用多臺(tái)服務(wù)器組成集群，使用災(zāi)備，雙機(jī)熱備等多種保證穩(wěn)定性，但這些技術(shù)對(duì)淘寶，京東等大型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，依然完成不了他們大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求。他們的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)面對(duì)用戶更多，提供服務(wù)種類多，但要求響應(yīng)時(shí)間非常短且安全性要求非常高，由此網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)進(jìn)入了分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)階段。但這類網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)技術(shù)難度高，成本高，維護(hù)難度也高。對(duì)很多中小型事業(yè)單元來(lái)說(shuō)并沒(méi)有能力建設(shè)分布式架構(gòu)的服務(wù)，如何幫助中小型事業(yè)單元建立一個(gè)分布式高效能的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并且成本不能太高成為目前網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

本文的教務(wù)平臺(tái)建設(shè)是借鑒使用京東等電商的技術(shù)路線開發(fā)的，追求高可靠性，熱部署，穩(wěn)定性，且注重保證網(wǎng)站在大量訪問(wèn)情況下的安全穩(wěn)定，7×24在線并且使用較為低成本的硬件設(shè)備完成較高性能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，探索一條較為經(jīng)濟(jì)可靠的分布式網(wǎng)絡(luò)搭建技術(shù)路線。由于分布式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的搭建中可以選擇使用的技術(shù)路線非常多，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有若干種選擇，如何進(jìn)行最有效的搭配成為眾多開發(fā)者的門檻。本文通過(guò)國(guó)開基層教務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，總結(jié)并提供了一條高效率穩(wěn)定低成本的解決方案。

二、分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)的選擇

分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)一般使用分布式資源共享服務(wù)器，指數(shù)據(jù)和程序可以不位于一個(gè)服務(wù)器上,而是分散到多個(gè)服務(wù)器,以網(wǎng)絡(luò)上分散分布不同地理位置的服務(wù)器來(lái)共同提供服務(wù)。由于我們的教務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)保護(hù)要求較高，所以采用多臺(tái)服務(wù)器集中在機(jī)房部署，只是使用多臺(tái)服務(wù)器來(lái)提供服務(wù)，并沒(méi)有地理位置上的分散，這也是最常見(jiàn)的應(yīng)用。

國(guó)家開放大學(xué)對(duì)新的教育技術(shù)的使用一直處于比較領(lǐng)先的地位，從歷史上的衛(wèi)星轉(zhuǎn)播，電視教學(xué)等一直有較好的應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展過(guò)程中，

對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用也是一直處于領(lǐng)先的地位。但是由于國(guó)開系統(tǒng)的特殊性，比如分校分布廣，分層多，中央，省，市，縣幾級(jí)分布，且各地經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平發(fā)展差距較大，課程等教務(wù)多方面的選擇并不統(tǒng)一。實(shí)際情況差距較大，造成分校到學(xué)生一級(jí)的脫節(jié)，學(xué)生并不能詳細(xì)的了解到自己的學(xué)習(xí)情況。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們研究開發(fā)了分校一級(jí)的平臺(tái)，內(nèi)容涉及教務(wù)，學(xué)生，教師，上級(jí)平臺(tái)等幾個(gè)方面。

1、系統(tǒng)性能要求評(píng)估

系統(tǒng)的建設(shè)要考慮到應(yīng)用范圍，以后的可擴(kuò)展性等方面的因素。分校一級(jí)涉及的內(nèi)容主要是詳細(xì)統(tǒng)計(jì)學(xué)生課程通過(guò)情況，并將本期教學(xué)過(guò)程的詳細(xì)告知學(xué)生，詳細(xì)內(nèi)容為選課后的課程及學(xué)習(xí)平臺(tái)，考試，成績(jī)等內(nèi)容告知學(xué)生。學(xué)生根據(jù)平臺(tái)的告知的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。涉及到學(xué)生的班級(jí)，班主任，教學(xué)計(jì)劃，修復(fù)學(xué)，轉(zhuǎn)專業(yè)，學(xué)位申請(qǐng)等內(nèi)容，考試方面則有考試文件，組考數(shù)據(jù)，考試成績(jī)等內(nèi)容的安排。平臺(tái)針對(duì)市一級(jí)的學(xué)習(xí)，涉及學(xué)生大概在五千到兩萬(wàn)人之間，涉及考試課次大概在兩萬(wàn)到十五萬(wàn)條左右，由于學(xué)生登錄平臺(tái)的時(shí)間段會(huì)比較集中，所以對(duì)系統(tǒng)的并發(fā)性，健壯性有較高的要求。且學(xué)生的登錄方式多樣，必須要進(jìn)行移動(dòng)端的適配。成績(jī)數(shù)據(jù)量較大，現(xiàn)已有46萬(wàn)條數(shù)據(jù)，且每年增加6萬(wàn)條左右。

2、搭建平臺(tái)及技術(shù)選項(xiàng)的取舍

系統(tǒng)平臺(tái)搭建在centos6.5版本上，它使用linux內(nèi)核，在共享的系統(tǒng)優(yōu)化軟件上有較多的選擇，系統(tǒng)穩(wěn)定；設(shè)計(jì)語(yǔ)言使用java；服務(wù)器代理使用tomcat；數(shù)據(jù)庫(kù)使用mysql；編程工具使用eclipse；這樣的選擇一個(gè)是很成熟，而且費(fèi)用低。團(tuán)隊(duì)合作使用在碼云創(chuàng)建的賬號(hào)，每人負(fù)責(zé)的部分及時(shí)更新上傳；同時(shí)要考慮到負(fù)載均衡的處理；共享緩存；數(shù)據(jù)庫(kù)使用主從方式備份，同步寫入；防單點(diǎn)（single point）部署等幾個(gè)方面。

基于linux內(nèi)核的系統(tǒng)很多，國(guó)內(nèi)就是centos和ubuntu比較多。選用centos的原因一個(gè)是它采用的內(nèi)核組件及內(nèi)核版本較為保守，因此穩(wěn)定性要好一些。而且很多專業(yè)設(shè)備都支持centos的安裝。這樣就降低了極大的難度。且本人對(duì)centos使用較為熟悉。

由于使用了centos系統(tǒng)，.net在該平臺(tái)沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)，J2EE有良好的跨平臺(tái)性能，使用java來(lái)進(jìn)行編程就是不二的選擇了。盡管對(duì)普通事業(yè)單元來(lái)說(shuō)，linux系統(tǒng)比windows系統(tǒng)由更高的門檻，但centos經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展，技術(shù)難度已經(jīng)降低了很多，而且網(wǎng)絡(luò)上有非常多的使用幫助，所以選擇centos系統(tǒng)并不會(huì)有很大的難度。

圖1

如圖1所示，我們系統(tǒng)平臺(tái)搭建邏輯結(jié)構(gòu)的基本樣式，依此結(jié)構(gòu)，平臺(tái)搭建中使用的各項(xiàng)技術(shù)完美融合，達(dá)到較好的并發(fā)性，穩(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)性。

教務(wù)系統(tǒng)建設(shè)中，考慮到學(xué)生登錄系統(tǒng)會(huì)有一定的集中性，比如考前考試安排，考后出成績(jī)等都會(huì)造成學(xué)生集中登錄，所以負(fù)載均衡這一塊一定要做好。負(fù)載均衡Load Balance，指把工作分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)操作單元上執(zhí)行，指在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，提供一種有效透明的方法擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬，增加吞吐量，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理能力，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。

做負(fù)責(zé)均衡有多種方法，這里我們使用nginx來(lái)做服務(wù)器的反向代理和負(fù)載均衡。負(fù)載均衡有多種做法，比如軟件方案有 DNS Load Balance，CheckPoint Firewall-1 ConnectControl，有的則采用硬件解決，比如路由模式，橋接模式，服務(wù)直接返回模式等。我們建設(shè)教務(wù)平臺(tái)的時(shí)候，綜合使用范圍，系統(tǒng)強(qiáng)度，技術(shù)難度，可靠性，經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面綜合考慮，采用nginx來(lái)作為負(fù)載均衡服務(wù)器，在鏈接高并發(fā)的情況下，是一個(gè)非常好用的服務(wù)器，可以支持高達(dá)50000個(gè)并發(fā)的鏈接請(qǐng)求。且安裝簡(jiǎn)單，配置文件方便，可以7*24不間斷運(yùn)行，可數(shù)月不重啟?？紤]到目前訪問(wèn)量的因數(shù)，我們使用四臺(tái)服務(wù)器來(lái)提供服務(wù)，四臺(tái)虛擬機(jī)，分布在兩臺(tái)物理機(jī)器上。如果后期需要更多服務(wù)的話，可以采用直接增加服務(wù)器數(shù)量的方式來(lái)對(duì)應(yīng)?？蓴U(kuò)展性很強(qiáng)。

nginx的使用比較簡(jiǎn)單方便，下載后不需要安裝，直接啟動(dòng)就可以了，但是要配置一下核心文件，配置nginx.conf文件，主要是lcation選項(xiàng)，它表示配置路徑，所有的請(qǐng)求都被匹配到了這里。

傳統(tǒng)上還有一些技術(shù)，比如雙機(jī)熱備等，但效率并不高，所以沒(méi)有采用。

在共享緩存的管理上，我們使用了redis作為管理工具。Redis是一款高性能的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，每秒的set操作可達(dá)110000次，get可達(dá)81000次可以實(shí)現(xiàn)主從同步，Redis支持主從同步。數(shù)據(jù)可以從主服務(wù)器向任意數(shù)量的從服務(wù)器上同步，從服務(wù)器可以是關(guān)聯(lián)其他從服務(wù)器的主服務(wù)器。Radis的源文件可以免費(fèi)獲得，需要make編譯一次。

Tomcat是動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，是jsp/servlet容器，同時(shí)也支持 HTML、JSP、ASP、PHP、CGI等，其中 CGI需要一些手動(dòng)調(diào)試，不過(guò)很容易的，屬于配套的應(yīng)用了。Tomcat只是一個(gè)servlet(jsp也翻譯成servlet)容器，可以認(rèn)為是apache的擴(kuò)展，但是可以獨(dú)立于apache運(yùn)行即使在Windows系統(tǒng)中，也常使用tomcat作為web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。Apache是個(gè)靜態(tài)的web服務(wù)器，教務(wù)平臺(tái)的內(nèi)容大多是實(shí)時(shí)更新的，屬于動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，apache明顯不符合要求。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用主從結(jié)構(gòu)，從服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)備份。保證數(shù)據(jù)的安全性。Mysql體積小，速度快，源碼開放，總成本比較低，適合中小網(wǎng)站的建設(shè)。

三、平臺(tái)的數(shù)據(jù)流動(dòng)

平臺(tái)建設(shè)圍繞的中心就是學(xué)生學(xué)習(xí)和教師選課，學(xué)生在學(xué)習(xí)遇到了課程目標(biāo)多樣化的問(wèn)題，各種課程開設(shè)單位不一致，造成要求不一致，完成平臺(tái)不一致，同時(shí)也對(duì)教師給學(xué)生的課程注冊(cè)造成極大地負(fù)擔(dān)。從該目標(biāo)出發(fā)，合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流，該平臺(tái)包含了學(xué)生信息表，班級(jí)信息表，教學(xué)計(jì)劃表，班主任表，教學(xué)點(diǎn)表，成績(jī)表等多種數(shù)據(jù)。

圖2

上圖2為平臺(tái)業(yè)務(wù)流程圖，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)流程的梳理，基本涵蓋了學(xué)生入學(xué)后到考試的各各階段。入口分為教務(wù)、班主任、財(cái)務(wù)、學(xué)生等幾個(gè)主體，登陸后根據(jù)系統(tǒng)分配顯示不同的功能模塊?？梢詭椭處煟虅?wù)，財(cái)務(wù)，學(xué)生等幾個(gè)主體互動(dòng)。大大減輕了老師學(xué)生之間，下級(jí)教務(wù)和上級(jí)教務(wù)之間，教務(wù)和學(xué)生之間信息不暢通的局面。平臺(tái)已經(jīng)運(yùn)行了兩個(gè)學(xué)期，極大的減輕了教學(xué)選課的負(fù)擔(dān)和學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的困惑。

四、學(xué)踐結(jié)合

由于各分校各部門的實(shí)際業(yè)務(wù)流程有差距，所以該平臺(tái)距離大面積推廣還有一定的不足。但系統(tǒng)建成兩個(gè)學(xué)期以來(lái)，在各工作流程中穩(wěn)定的發(fā)揮了積極的作用，極大的減輕了教學(xué)選課的負(fù)擔(dān)和學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的困惑。

本次的平臺(tái)的建設(shè)先進(jìn)性在于將負(fù)載均衡，共享緩存等技術(shù)應(yīng)以較低的成本的應(yīng)用于普通事業(yè)單元的建設(shè)，以更好的系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性使系統(tǒng)更加出色?？偨Y(jié)了一條較為可行，易于推廣使用的技術(shù)路線。該教務(wù)平臺(tái)從另一方面成為計(jì)算機(jī)專業(yè)教師的一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的平臺(tái)，由于有充足的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程，所以對(duì)各項(xiàng)技術(shù)都有較大考驗(yàn)，后續(xù)工作中繼續(xù)引入最新的技術(shù)到普通工作中，解決大眾工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，而不是去創(chuàng)造新的需求，讓技術(shù)走向日常。

[1]陳康賢.《大型分布式網(wǎng)站架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》[M].電子工業(yè)出版社.

[2]Peter Membrey,David hows,Eelco Plugge,武海峰,陳曉亮譯.《實(shí)用負(fù)載均衡技術(shù)：網(wǎng)站性能優(yōu)化攻略》[M].人民郵電出版社.

[3]（美國(guó)）LourisRosenfeld,（美國(guó)）PeterMorville.《Web信息架構(gòu)——設(shè)計(jì)大型網(wǎng)站》[M].電子工業(yè)出版社.