Web集群管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

鄭志凌 郭李平 范明昊

摘 要 隨著網(wǎng)絡帶寬的逐漸提升，Web服務器的性能逐步成為制約網(wǎng)絡服務質量的瓶頸之一， Web集群系統(tǒng)采用多部服務器聯(lián)合工作，既能在減少成本的前提下提升網(wǎng)絡服務性能，又能解決服務器單點故障等問題。本文研究了Web服務器集群技術，設計并實現(xiàn)了Web集群管理系統(tǒng)，能夠有效對Web集群服務器進行管理和配置。

【關鍵詞】Web集群 服務器 管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡服務

1 引言

在計算機網(wǎng)絡中，Web服務器的工作是負責在接收到瀏覽器的服務請求時作出響應，為用戶提供Web服務。隨著網(wǎng)絡帶寬的不斷增長，應用復雜性和使用者的增加，Web服務器的系統(tǒng)容量正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。單個的Web服務器由于其硬件處理能力提升速度有限，因此成為網(wǎng)絡服務處理能力的瓶頸之一。針對Web服務器硬件的升級更新會導致巨大的開銷，無法保護原來的投資，而且也不是一種真正的解決之道，目前解決Web服務器處理性能的問題主要有兩種方法：

（1）提升服務器的性能，但是這個方法并不能從根本上解決問題，單個服務器的處理能力受到體積、功率等方面的限制，而且在達到一定程度后的提升需要很高的成本，因此性價比和性能的提升度都有很大的限制。

（2）采用Web服務器集群系統(tǒng)，集群中多臺性能并不高的Web服務器聯(lián)合工作，構成單一的服務器映像，以提供強大的服務能力。實現(xiàn)通過更低的成本來完成比一臺高性能服務器更多的工作，并且可以同時解決服務器單點故障等問題。

2 Web集群管理系統(tǒng)架構及接口設計

隨著集群技術的發(fā)展，在很多實際應用中已經取代超級計算機來完成更多的計算任務。目前有幾款常用的基于Web的集群管理工具，如Smile Cluster Management System、Webmin等，可以通過命令行操作的方式來完成集群管理的工作，采用類似于編程的使用方式能夠實現(xiàn)更多的操作和功能，卻給用戶帶來了使用復雜、難以操作的問題，因此本文將設計一款基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化界面的管理系統(tǒng)，為用戶提供友好的使用和管理界面。

2.1 關鍵技術

2.1.1 RMI技術

RMI（Remote Method Invocation，遠程方法調用）是Java的一組擁護開發(fā)分布式應用程序的API，主要作用是對遠程Java對象的調用。RMI使用Java語言接口定義了遠程對象，它集合了Java序列化和Java遠程方法協(xié)議（Java Remote Method Protocol）。RMI使原先的程序在同一操作系統(tǒng)的方法調用，變成了不同操作系統(tǒng)之間程序的方法調用，由于J2EE是分布式程序平臺，以RMI機制實現(xiàn)程序組件在不同操作系統(tǒng)之間的通信。RMI為采用Java對象的分布式計算提供了簡單而直接的途徑，可利用標準Java本機方法接口JNI與現(xiàn)有的和原有的系統(tǒng)相連接，還可利用標準JDBC包與現(xiàn)有的關系數(shù)據(jù)庫連接。

2.1.2 JSP技術

JSP（JavaServer Pages）是一種實現(xiàn)普通靜態(tài)HTML和動態(tài)部分混合編碼的技術，在傳統(tǒng)的網(wǎng)頁HTML文件中插入Java程序段（Scriptlet）和JSP標記（tag），從而形成JSP文件。JSP設計的目的在于簡化表示層，并沒有增加任何本質上不能用Servlet實現(xiàn)的功能。在JSP中編寫靜態(tài)HTML更加方便，不必再用println語句來輸出每一行HTML代碼，借助內容和外觀的分離，頁面制作中不同性質的任何可以方便地分開。通過JSP技術可以將用戶界面與內容兩者剝離，這樣做可以使開發(fā)者對版面進行徹底的改變而避免了對底層內容的復雜的編寫過程，因此Web開發(fā)設計者可以輕松設計出動態(tài)管理頁面。

2.2 系統(tǒng)架構設計

本文設計的管理系統(tǒng)基于Windows操作系統(tǒng)，為用戶提供友好的使用和管理界面，具有較強的通用性。管理系統(tǒng)設計的基本思路是通過動態(tài)Web圖形用戶接口，提供一個友好的用戶操作界面，使用戶可以在任何地方通過網(wǎng)絡方便地對集群系統(tǒng)進行管理。Web集群管理系統(tǒng)的服務器端采用的是JSP和Tomcat技術，RMI技術主要用于實現(xiàn)異構系統(tǒng)間的通信。Web集群管理系統(tǒng)架構如圖1所示。

在Web集群管理系統(tǒng)中，用戶通過瀏覽器登錄到管理系統(tǒng)中，發(fā)送服務請求；管理系統(tǒng)中的JSP程序啟動，程序根據(jù)收到的服務請求通過RMI接口調用服務程序；被調用的服務程序對集群節(jié)點進行相關操作；當一系列操作過程結束后，RMI接口將結果返回到管理系統(tǒng)中，并通過瀏覽器展示給用戶。Web集群管理系統(tǒng)采用B/S架構，客戶端界面使用簡單的瀏覽器，用戶通過瀏覽器進行相關操作以及瀏覽結果。

2.3 系統(tǒng)通信接口設計

2.3.1 RMI遠程接口定義

在Java中，遠程對象是實現(xiàn)遠程接口的類的定義，遠程接口聲明每個要遠程調用的方法。在需要創(chuàng)建一個遠程對象的時候，通過傳遞一個接口來隱藏基層的實施細節(jié)，用戶通過接口句柄發(fā)送消息即可。

2.3.2 RMI遠程接口實現(xiàn)

遠程對象實現(xiàn)類必須擴展遠程對象java.rmi.UnicastRemoteObject類，并實現(xiàn)所定義的遠程接口。遠程對象的實現(xiàn)類中包含實現(xiàn)每個遠程接口所指定的遠程方法的代碼，必須為遠程對象定義構造函數(shù)，準備一個默認構造函數(shù)，用它來調用基礎類構造函數(shù)。

2.3.3 系統(tǒng)與負載平衡模塊接口

系統(tǒng)通過setsockopt函數(shù)向該模塊傳遞系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)，完成系統(tǒng)的配置，實現(xiàn)虛擬服務器和真實服務器地址的添加、修改、刪除操作。

3 Web集群管理系統(tǒng)功能模塊設計

Web集群管理系統(tǒng)的功能模塊主要分為登錄認證、Web服務器管理、用戶管理、平衡器管理和系統(tǒng)診斷預警管理等五個部分，系統(tǒng)功能模塊設計如圖2所示。

（1）登錄認證模塊主要負責用戶以及管理員用戶的登錄和身份認證工作。普通用戶可以登錄系統(tǒng)對系統(tǒng)配置進行查看和了解，管理員用戶通過身份認證后，可以對系統(tǒng)配置和管理項進行全面設置。

（2）用戶管理模塊與其他的系統(tǒng)中用戶管理模式相類似，用戶登錄后可以在這個模塊中對登錄的密碼、登錄記錄等進行管理，管理員還可以進行其他用戶信息的管理。

（3）Web服務器管理模塊可以進行后端Web服務器的添加以及刪除，同時可以對已經添加的Web服務器進行用戶配置。用戶可以通過這個模塊來對Web服務器的工作狀態(tài)以及配置狀態(tài)進行查詢，以便及時對錯誤的配置項以及不正常的狀態(tài)進行更改。但是普通用戶只能進行查詢操作，系統(tǒng)管理員級別的用戶可以在登錄后對服務器進行設置和維護。

（4）平衡器管理模塊的主要功能有集群虛擬IP地址的設定、VIP所處網(wǎng)絡設備端口號選定、應用協(xié)議及其端口號的設置等。管理員通過管理系統(tǒng)可以對當前集群的狀態(tài)進行查看和監(jiān)視，以便可以及時更改系統(tǒng)集群的平衡設置來保證系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)中。

（5）系統(tǒng)診斷預警管理模塊主要完成系統(tǒng)狀態(tài)的診斷以及報警工作，保證系統(tǒng)的正常運行。

Web集群管理系統(tǒng)中的各個功能模塊通過圖形化管理界面對用戶展示，用戶可以方便的通過管理窗口對Web集群進行管理。圖形化、遠程化的集群管理能更加方便、有效的實現(xiàn)管理操作，提高了用戶使用和運行管理效率。

4 結束語

Web集群的應用越來越廣泛，但是卻沒有一款相對簡單、面向普通用戶的管理系統(tǒng)，通過實際的應用測試，本文設計的Web集群管理系統(tǒng)可以利用瀏覽器的窗口化模式對Web集群進行管理，即方便快捷，又減少了用戶在使用過程花費的大量時間和精力，很大程度上滿足了普通用戶的需求。

參考文獻

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[4]康雷，張樹本，楊堅等.基于B/S模式的GPU集群管理系統(tǒng)設計[J].計算機工程，2015，41（10）：6-9.

作者單位

湖南工業(yè)職業(yè)技術學院 湖南省長沙市 410208