李曉宇，韓飛馳，黃文世，許光輝，任博文，曲中水*，李秋實

（1.哈爾濱理工大學 計算機科學與技術學院，哈爾 濱150080；2.大慶市實驗中學，黑龍江 大慶 163711）

阿里云服務器（Elastic Compute Service，ECS）是一款高效、可靠的云計算服務，其可以為用戶帶來免硬件投入的服務器資源，使用起來更加便捷，同時也能夠幫助用戶構建更加穩(wěn)定、安全的應用，大大提高運維效率，降低IT 成本。ECS 具有性能卓越、穩(wěn)定可靠、彈性擴展的云計算特點。采用阿里云服務器ECS 作為數據存儲平臺，不僅可以有效降低成本，而且還能夠大大提升插座項目的運行效率。

1 阿里云服務器ECS 的搭建

1.1 后端與阿里云ECS 服務器連接

使用阿里云ESC 其內部結構是一臺Linux 系統(tǒng)（centOS7），可安裝MySQL，Tomcat，Redis，Zookeeper 和RabbitMQ，本地電腦通過遠程連接（NaviCat、XShell）在輸入阿里云服務器公網IP 和端口，用戶名和密碼下即可與阿里云服務器連接（前提需在阿里云安全組中添加端口號、IP 和用戶信息）。在SpringBoot 中找到resource.yml，進行數據庫連接的相關配置（如url、username，password 等），如圖1 所示。

圖1 配置SringBoot 連接ECS 服務器數據庫

其中server 字段表示程序開啟Tomcat 后網站登錄顯示的服務端口號，此端口號可以為任意號碼，一般默認為8080，由于阿里云ECS 服務器部署了Tomcat后，其安全組中自帶Tomcat 的IP 地址為80，即網站HTTP 服務的端口，因此可通過程序配置對其進行修改為8080/8081，或者在阿里云服務器中使用指令：“iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-port 8080”實現對Tomcat 的IO 默認端口進行修改。Database 即為與數據庫連接地址，部署于阿里云中的程序數據庫，一般IP 地址為localhost：1663 即可，若使用服務器公網IP 加端口號，可能會導致數據庫連接不上拋出異常錯誤。

1.2 前端與后端連接

Ajax 是一種異步網絡請求處理技術，使用JavaScript 執(zhí)行，能夠在不跳轉、不刷新的狀況下，在網站后臺提供數據信息，并部分修改主頁信息內容。其原理是利用XMLHttp 對象將前臺數據傳遞到后端，后端接受到申請后，將要求的結論傳回前臺，完成數據信息的來回傳送，而無需頁面的回發(fā)，從而提高網絡的效率和可靠性。利用這種方式，我們能夠做到無刷新。

1.2.1 實現流程

請求XMLHttpRequest 對象，自動打開請求地址并初始化信息，然后，發(fā)出請求信息，監(jiān)聽回調函數的運行情況，最后接收服務器返回的應答結論。

前端方面通過對操控對象設置IP 號，操控方式（GET/POST），后端使用注解（GetMapper（“IP”）或PostMapper（“IP”））方式，實現后端與前端的連接。若是返回另一頁面，則使用return“指定頁面.xml”進行返回，若是返回數據，則可通過ResultSeason 函數，將返回的主體進行返回，實現后端數據向前端進行傳遞，前端接收數據并顯示，以完成B/S 的基本框架。

1.2.2 Ajax 優(yōu)點

采用無刷新的頁面設計，可以有效地與服務器進行通信，大大縮短客戶時間，提升體驗。

采用異步技術與服務器進行交互，可以大大提高響應速度。

通過將原本主機上的任務遷移到服務器端，能夠利用服務器端的空閑資金，有效減少主機和服務的負荷，節(jié)儉空間和寬帶租用花費。

1.2.3 數據可視化

ECharts 是一個開源的可視化庫，采用JavaScript完成，能夠在PC 和手機機器上順暢執(zhí)行，并且兼容當前大多數網頁和瀏覽器（IE8/9/10/11、Chrome、Firefox、Safari 等），基本依靠矢量圖形庫[ZRender]，帶來直接、豐富多彩的交互體驗，為用戶創(chuàng)造一種更加有效的數據可視化顯示方式，能夠根據個人需求定制的數據可視化圖表。

1.2.4 rem 適配

為了滿足各種頁面的需求，rem 適配方法被廣泛應用。rem 是一種比較長度單位，能夠在各種寬度的顯示屏上按比例縮放，從而使根元件（即html 元素）的font-size 計算值得到相應的倍率。通過調整html 的font-size，根據各個顯示屏的寬度，以相同的比率動態(tài)調整，并將px 更換為rem，能夠有效地改變根元件的字體大小，從而達到良好的視覺效果，使用戶能夠獲得更加流暢的體驗。

1.3 消息隊列RabbitMQ

項目的數據傳輸使用RabbitMQ 來進行消息隊列和消息確認機制[1]，RabbitMQ 的本質如圖2 所示。

圖2 RabbitMQ 原理圖

RabbitMQ 即為一個中間代理，在生產者發(fā)布消息時，需經過Exchange 交換機，然后根據自身的交換類型以及和Queue 的Binding Key 來決定消息的去向。RabbitMQ 采用TCP 的傳輸機制，即RabbitMQ 支持消息確認ACK。

ACK 是一種客戶端反饋機制，其從RabbitMQ 收到消息并處理完成后，RabbitMQ 會根據消息的內容和特征，將其從隊列中刪除，以確保消費者能夠及時獲取服務器上的信息。如果消費者因為網絡不穩(wěn)定等原因無法接收到ACK 反饋，RabbitMQ 會將其再次放入隊列中，并將其推發(fā)給其他上線的消費者，以確保消費者服務器故障時，能夠及時獲得有效的幫助和支持，沒有任何消息或任務被遺漏。

RabbitMQ 支持消息的持久化[2]，保證了當Rabbit－MQ 在沒有客戶端訪問時因自動關閉而導致原本消息內容丟失。開啟方法為：

1）boolean durable = true；

2）channel.queueDeclare（“hello”，durable，false，false，null）；

除此之外，RabbitMQ 還支持負載均衡，我們使用prefetchcount=1 這個設置，其告訴RabbitMQ，不要一次將多個消息發(fā)送給同一個消費者（即客戶端）。保證只有當消費者處理完成當前消息并反饋后，才會收到另外一條消息或任務，避免負載不均衡（雖然阿里云ESC服務器自帶負載均衡，但是雙重的負載均衡可以二次保護系統(tǒng)，防止其崩潰）。

1.4 Redis 緩存

Spring Cache 是一種抽象的緩存類型，可以支撐多種類型的緩存，如Redis、EHCache 等，并且可以通過給出各種注解來精簡緩存的應用，從而更好地支撐各種方式。Redis 有5 種數據結構，分別為string，list，set、hash、zset。zset 是一個廣泛應用的有序列表，相似于Java 中的SortedSet 和HashMap，但其內部體現運用了一個更具復雜性的跳躍表構造。這種構造使用隨機策略，可以確定新元素能夠被分配到第幾層。Redis不僅擁有可靠的過期時間，而且還能夠根據不同的數據結構來設置過期時間，例如hash架構的過期時間可能是某個hash 對象的過期，而不僅僅是某個子key 的過期[3]。

Redis 是一款開源的、采用C 語言的非關系型數據庫，能夠以key-value 的方式儲存信息，這使得其能夠在內存中實現高性能的儲存，與傳統(tǒng)的關系型數據庫有著本質的不同。非關系型數據庫不僅僅是某種數據結構化存儲方法的集合體，還必須遵循一些基本的要求，比如sql 標準、事務處理、表結構等，以確保數據信息的安全性和可靠性。

Redis 的主要優(yōu)點在于：①數據存儲在內存中，具有極快的存取速度和強大的并發(fā)處理能力。②支持更多的value 類型，包括string、list、set、zset 以及哈希類型，這些類型可以更有效地存儲和管理數據。③Redis的存在，大大補充了Memcached 等key-value 數據庫的缺陷問題，在某些情況下，可以為關系數據庫（如MySQL）提供有效的支持；④Redis 支持數據集群，能夠實現大量數據的主從一致和負荷平衡。主服務器能夠與任意數量的從服務器進行數據交換，而從服務器則能夠與其他主服務器進行連接。

緩存對于數據庫而言是至關重要的，若大量緩存失效，那么所有的訪問均由數據庫承擔，此現象稱作雪崩。當緩存失效時，會對底層系統(tǒng)造成巨大沖擊。為避免這種情況，許多系統(tǒng)都會采用加鎖或隊列請求的方法來確保數據庫不會被同時讀取。另一種簡單的方法是將緩存的過期日期分散開，比如說加入某個隨機值（1~5 min），以保證每個緩存的過期日期的重疊率大大降低。這樣一來可以有效地減少雪崩效應對底層系統(tǒng)的沖擊，并確保數據庫的安全性。很難有任何集體失效的事件發(fā)生。枷鎖代碼如圖3 所示。

圖3 枷鎖排隊

Redis 緩存擊穿是一種常見的數據庫系統(tǒng)故障，它可能是由于存取的key 相應的信息在Redis 中過期，導致大規(guī)模并發(fā)申請無法及時響應，從而導致數據庫系統(tǒng)崩潰。因此，為了避免這種情況的發(fā)生，應該采取有效的措施來防止Redis 緩存擊穿，以確保數據安全，一種常用的方法是采用mutex。這意味著，當緩存失效時，不要立刻訪問數據庫，轉而利用緩存軟件中的一些功能（例如Redis 的SETNX 或Memcache 的ADD）來設置mutex key。返回值為true 時，就可以繼續(xù)使用緩存。

1.5 Zookeeper

Zookeeper 是一款開源的分布式程序協(xié)同業(yè)務，像航班調度員一樣幫助管理天空中各個航班的飛機。在Apache Hbase 和Apache Solr 的散布式集群中均用到了Zookeeper。Zookeeper 是HaDoop 項目的一種重要組成部分，他提供了一系列強大的功能，包括分配信息管理、名稱服務、分布式鎖定和集群信息管理等[4]。

Zookeeper 是一種分布式服務管理架構，以觀察者模型為基礎，負責管理存儲和管理工作所有關注的信息，并接收觀察者的申請。如果上述信息發(fā)生，Zookeeper 將立即告知已登錄的觀察者，以便他們能夠作出適當的反映，以便實施集群中Master/Slave 管理模式。如圖4 所示。

圖4 Zookeeper 結構

Zookeeper 的特點：①Zookeeper 是一組由管理者和伴隨者構成的群體，其中管理者負責發(fā)動投票并做出決策，同時也會定期更新系統(tǒng)狀況；伴隨者則負責管理接受用戶請求，并將數據及時反饋給用戶，在選擇管理者的進程中參加表決，以確保操作系統(tǒng)的有效運行。②從同一個client 發(fā)出的更新請求應當按照其發(fā)送順序進行處理，以確保數據的準確性和及時性。③實時性，client 可以在短時間內獲取最新的數據。

2 結束語

本文闡述了客戶端以及服務端連接阿里云ECS 服務器數據庫的主要方式，以及客戶端在操作服務器時所用到幾項技術。通過Navicat 的連接，RabbitMQ 的中間處理，Redis 緩存的查詢和負載均衡，json 格式的數據傳輸，http 前端經過js 和Ajax[5]在Tomcat[6]的中間處理下與后端的連接，讓我們可以通過本地遠程連接操控服務器的運行，以及信息的處理，最后將項目程序成品壓縮成war 包放入服務器中，實現自主運行。