淺談解決電大在線高并發網站架構方案

【摘 要】根據遠程教育的發展要求，越來越多的廣播電視大學的學生使用網絡電大在線平臺進行學習。隨之而來是的電大在線網站存在著高并發高負載的現象，本文提供六個可行性方案來解決此問題。

【關鍵詞】電大在線；高并發；可行性方案

０．引言

隨著互聯網的迅猛發展，改變著我們的工作和生活方式。特別是在遠程教育中，網絡等媒體提供給學習者學習機會的同時，學習者也應學會網絡學習方式。雖然面授時間少了，自主學習的要求高了，但通過這種在線學習的學習形式，可以提高自己的學習能力。

電大在線學習平臺是在網上發布的教學信息，主要包括教學組織管理信息、課程信息、教學動態、輔導信息、BBS（公告板）和其他的教務管理信息。

（1）教學組織管理信息包括教學計劃、專業教學實施方案、課程教學設計方案、課程介紹及各種教學過程中的通知、通告等，主要用于對教學過程的總體指導，教學的組織管理安排等。

（2）課程信息、教學動態輔導信息是指按照教學進度要求，及時提供給學生的有針對性的導學信息，包括各章節教學內容的重點、難點講解提示，同步的作業與測驗題和解析等。

（3）BBS討論主要是專題性研討、學習疑難反饋、個性問題解答等，同時通過討論了解學生學習中的實際困難，以改進學校的教學工作。

（4）其他教務信息還包括班級活動，學校的活動通知，學生學習、生活動態介紹等。

1.電大在線平臺存在的問題和解決方案

隨著電大在線平臺的發展和被廣大學生所接納，網站面臨高并發訪問和海量數據流的情況屢見不鮮，系統中的各個核心設備所負擔的處理能力和計算強度也會相應增大，使得單一設備根本無法承擔。如果淘汰現有設備去做硬件升級，將造成資源的浪費，而且如果以后面臨業務量的激增，又不得不再次投入高額的硬件升級成本，甚至性能再卓越的設備也不能滿足將來業務量的需求。在此種情況下，單純的網絡架構就顯得捉襟見肘了，而負載均衡機制則應運而生。

電大在線在面對大量用戶訪問、高并發請求方面，基本的解決方案集中在這樣幾個環節：使用高性能的服務器、高性能的數據庫、高效率的編程語言、還有高性能的Web容器。但是除了這幾個方面，還沒法根本解決大型網站面臨的高負載和高并發問題。

以下是六種可采用的方法：

1.1靜態化頁面的方法

純靜態化的html頁面擁有效率最高、消耗最小的特色，所以盡可能使電大在線的網站上的頁面采用靜態頁面來實現，這個最簡單的方法其實也是最有效的方法。但是對于大量內容并且頻繁更新的網站，就無法全部手動去逐個實現，于是由信息發布系統CMS來實現，例如各個門戶站點的新聞頻道，都是通過信息發布系統來管理和實現的，信息發布系統可以實現最簡單的信息錄入自動生成靜態頁面，還能具備頻道管理、權限 管理、自動抓取等功能，對于一個大型網站來說，擁有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。

同時，html靜態化也是某些緩存策略使用的手段，對于系統中頻繁使用數據庫查詢但是內容更新很小的應用，可以考慮使用html靜態化來實現，比如論壇中論壇的公用設置信息，這些信息目前的主流論壇都可以進行后臺管理并且存儲再數據庫中，這些信息其實大量被前臺程序調用，但是更新頻率很小，可以考慮將這部分內容進行后臺更新的時候進行靜態化，這樣避免了大量的數據庫訪問請求。

1.2采用圖片服務器

對于Web 服務器來說，不管是Apache、IIS還是其他容器，圖片是最消耗資源的，將圖片與頁面進行分離，使用獨立的圖片服務器這是基本策略。這樣的架構可以降低提供頁面訪問請求的服務器系統壓力，并且可以保證系統不會因為圖片問題而崩潰，在應用服務器和圖片服務器上，可以進行不同的配置優化，比如apache在配置ContentType的時候可以盡量少支持，盡可能少LoadModule，保證更高的系統消耗和執行效率。

1.3數據庫集群和庫表散列

在數據庫集群方面，很多數據庫都有自己的解決方案，Oracle、Sybase等都有很好的方案，常用的MySQL提供的Master/Slave也是類似的方案，上面提到的數據庫集群由于在架構、成本、擴張性方面都會受到所采用數據庫類型的限制，需要從應用程序的角度來考慮改善系統架構，庫表散列是常用并且最有效的解決方案。在應用程序中安裝業務和應用或者功能模塊將數據庫進行分離，不同的模塊對應不同的數據庫或者表，再按照一定的策略對某個頁面或者 功能進行更小的數據庫散列，比如用戶表，按照用戶ID進行表散列，這樣就能夠低成本的提升系統的性能并且有很好的擴展性。

1.4緩存方式

架構方面的緩存，Apache提供自有的緩存模塊，也可以使用Squid模塊進行緩存，這兩種方式均可以有效的提高Apache的訪問響應能力。

網站程序開發方面的緩存，Linux上提供的Memory Cache是常用的緩存接口，可以在web開發中使用，比如用Java開發的時候就可以調用MemoryCache對一些數據進行緩存和通訊共享。另外，在使用web語言開發的時候，各種語言基本都有自己的緩存模塊和方法，例如PHP有Pear的Cache模塊。

1.5鏡像方法

鏡像的技術可以解決不同網絡接入商和地域帶來的用戶訪問速度差異，比如ChinaNet和EduNet之間的差異就促使了很多網站在教育網內搭建鏡像站點，數據進行定時更新或者實時更新。

1.6負載均衡方法

負載均衡將是大型網站解決高負荷訪問和大量并發請求采用的終極解決辦法。其中有兩個架構類型：硬件四層交換和軟件四層交換。

第四層交換使用第三層和第四層信息包的報頭信息，根據應用區間識別業務流，將整個區間段的業務流分配到合適的應用服務器進行處理。第四層交換功能就象 是虛IP，指向物理服務器。它傳輸的業務服從的協議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些業務在物理服務器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。在IP世界，業務類型由終端TCP或UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應用區間則由源端和終端IP地址、TCP和UDP端口共同決定。

基于OSI模型來實現的軟件四層交換，滿足一定量的壓力還是游刃有余的。軟件四層交換我們可以使用Linux上常用的LVS來解決，LVS就是Linux Virtual Server，提供了基于heartbeat的實時災難應對解決方案，同時也提供了靈活的虛擬VIP配置和管理功能，可以同時滿足多種應用需求，這對于分布式的系統來說必不可少。

2.總結

總的來說，一個典型的使用負載均衡的策略就是，在軟件或者硬件四層交換的基礎上搭建squid集群，這種思路在很多大型網站包括搜索引擎上被采用，這樣的架構低成本、高性能還有很強的擴張性，隨時往架構里面增減節點都非常容易。

對于電大在線這樣的學習平臺來說，前面提到的每個方法可能都會被同時使用到。 [科]

【參考文獻】

［１］黃海軍，蘆芝萍.三層交換的計算機網絡實驗的實現[M].實驗研究與探索，2003，(3).

［２］于彬.基于BS模式的高校自主學習平臺分析與設計[J].軟件導刊，2010，9(6).

［３］格拉夫，庫辛.搜索引擎優化[M].北京：清華大學出版社，2007.