云計算DRX技術(shù)在高校選課中的應(yīng)用

◆張 杰

(攀枝花學(xué)院網(wǎng)計中心 四川 617000)

云計算DRX技術(shù)在高校選課中的應(yīng)用

◆張 杰

(攀枝花學(xué)院網(wǎng)計中心 四川 617000)

部署H3C云計算 CAS系統(tǒng)，通過應(yīng)用DRX技術(shù)實現(xiàn)負載的彈性分擔(dān)和資源的自動擴展，解決高校選課系統(tǒng)應(yīng)用中突發(fā)流量問題，有效解決發(fā)生在Web層的瓶頸問題，采用LoadRunner進行壓力實驗，驗證云計算DRX技術(shù)適用性和有效性。

云計算 CAS系統(tǒng)；DRX技術(shù)；壓力實驗；負載均衡

0 引言

在高校，每到學(xué)生選課時，網(wǎng)路擁堵，選課系統(tǒng)繁忙，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或者無法訪問，學(xué)生對選課系統(tǒng)不滿，對教學(xué)服務(wù)滿意度較差。盡管學(xué)校通過管理手段，將學(xué)生進行分學(xué)院、分時段，訪問不同網(wǎng)絡(luò)地址等方法進行解決，但選課系統(tǒng)繁忙、崩潰等問題卻沒有解決。

1 問題分析

目前，一般情況高校在校師生人數(shù)大于15000人，選課一般集中在學(xué)期末進行。時間集中，選課人數(shù)多。學(xué)生為了選擇心儀的課程，一般集中等待選課系統(tǒng)開放。在選課開放的一瞬間大量學(xué)生涌入，選課業(yè)務(wù)成為典型的突發(fā)流量的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)流量的特點是瞬時的訪問并發(fā)量大，隨著時間的累積，選課結(jié)束的學(xué)生退出，不再選課，業(yè)務(wù)壓力越來越小課的壓力一般來自于選課開放的前15至30分鐘。

通過軟件邏輯架構(gòu)可以看出，瓶頸一般會發(fā)生在 Web層和數(shù)據(jù)庫層。通過調(diào)研，用LoadRunner壓力測試軟件的測試得出：瓶頸主要發(fā)生在Web層。當(dāng)大量學(xué)生訪問時，Web服務(wù)器的CPU、內(nèi)存利用率大概在30%，數(shù)據(jù)庫壓力也不大。得出系統(tǒng)性能瓶頸主要是在Web端，分析原因如下：

（1）Web服務(wù)器部署在32位Windows Server 2003系統(tǒng)上，由于內(nèi)存管理機制的限制，32位系統(tǒng)只能管理4G內(nèi)存，無法進行內(nèi)存資源的擴充。

（2）選課系統(tǒng)基于IIS6.0開發(fā)，32位系統(tǒng)缺省為IIS單進程分配的應(yīng)用可管理內(nèi)存空間最大為2G，IIS可管理的內(nèi)存空間不足限制了選課系統(tǒng)可同時服務(wù)的學(xué)生數(shù)量，IIS非實時的內(nèi)存回收機制進一步加劇了內(nèi)存不足的限制。

（3）當(dāng)前選課系統(tǒng)的WEB服務(wù)器部署在雙CPU，16G內(nèi)存的物理服務(wù)器上，該服務(wù)器服役時間過長，硬件配置過低，硬件逐漸老化且缺乏用于替換、擴充的備件，無法實現(xiàn)WEB服務(wù)器的快速有效的克隆、擴展和冗余保障。

基于以上分析，同時存在著軟件和硬件方面瓶頸，很難通過單純的增加硬件資源來解決問題，需要通過云計算及相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)負載的彈性分擔(dān)和資源的自動擴展。

2 基于DRX技術(shù)的選課系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用

2.1 基礎(chǔ)環(huán)境

將選課系統(tǒng)部署到 CAS平臺上，測試所需的包括軟硬件設(shè)備，清單如下（見表1）。

表1 軟硬件環(huán)境

P5730 存儲 2*10GE 儲L1000-A 負載均衡設(shè)備 1臺 12*GE光電復(fù)用口IBM服務(wù)器 1臺 管理服務(wù)H3C CAS云計算平臺 1套 含16個CPU license授權(quán)

2.2 部署H3C CAS

在3臺服務(wù)器上安裝H3C CAS云計算軟件。其中2臺R390作為業(yè)務(wù)服務(wù)器，用于承載實際業(yè)務(wù)，IBM服務(wù)器作為管理服務(wù)器。

2.2.1 業(yè)務(wù)遷移

將選課軟件系統(tǒng)的WEB前端軟件遷移到CAS軟件部署的虛擬機上，虛擬機采用windows2003操作系統(tǒng)， Web選課虛擬機沿用與之前物理服務(wù)器部署相同，即虛擬機 4核CPU、4G內(nèi)存。

部署完成后，如圖1所示：

圖1 選課Web端部署至CAS平臺

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)配置

根據(jù)原軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署情況，對網(wǎng)絡(luò)進行如下改造工作，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 組網(wǎng)圖

如組網(wǎng)圖所示，服務(wù)器使用了2個網(wǎng)卡，一個規(guī)劃為90網(wǎng)段，與LB鏈接，一個規(guī)劃為172網(wǎng)段與數(shù)據(jù)庫、存儲互通。

對于校園網(wǎng)用戶，通過核心路由 NAT轉(zhuǎn)換直接訪問，互聯(lián)網(wǎng)用戶直接訪問，訪問過程：用戶發(fā)起請求后，經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換訪問到交換機，交換機通過Vlan轉(zhuǎn)至LB，LB將業(yè)務(wù)分擔(dān)至實服務(wù)群。虛擬機通過172網(wǎng)段做靜態(tài)路由的方式訪問數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)原路返回。

分開兩個網(wǎng)卡上行， 一個網(wǎng)口專門負責(zé) WEB前端推送業(yè)務(wù)，一個網(wǎng)口專門負責(zé)數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)。

2.3 DRX部署

DRX觸發(fā)指標(biāo)有三種，分別是 CPU、內(nèi)存、連接數(shù)。設(shè)置好觸發(fā)條件，實現(xiàn)觸發(fā)。

為業(yè)務(wù)指定可擴展的物理資源。為了不讓虛擬機無限擴展，限制虛擬機數(shù)量為20個。指定復(fù)制業(yè)務(wù)時所克隆的模板。為業(yè)務(wù)配置資源調(diào)度策略。設(shè)置關(guān)鍵是將連接數(shù)進行配置，擴展閾值為100，回收閾值為10。一次生成虛擬機數(shù)量為2臺。

2.4 負載均衡部署

DRX方案需要H3C 負載均衡設(shè)備進行配合。主要配置過程如下：

（1）配置實服務(wù)。將規(guī)劃好的IP先在LB上配置成為實服務(wù)。需要將規(guī)劃好的虛擬機IP提前在LB上進行配置，并開啟健康監(jiān)測。（2）建立實服務(wù)組。（3）虛服務(wù)建立。持續(xù)性方式設(shè)置為“源地址方式”，持續(xù)性生命值設(shè)置為“180秒”。為了保證每臺虛擬機不會被大量訪問沖擊癱瘓，對每個實服務(wù)的連接數(shù)限制為300。

3 訪問壓力測試

為了穩(wěn)妥起見，對DRX環(huán)境進行了壓力測試。針對部署完畢的測試環(huán)境，通過LoadRunner 業(yè)界主流的壓力測試軟件，對DRX性能進行測試。

模擬每秒上線10人是指，每秒有10個人完成選課。這和實際的流量模型是由區(qū)別的（詳見圖3 應(yīng)用負載情況），在我們測試中，最大模擬到每秒完成選課65人，也就是說6500人，在100秒完成選課，這個環(huán)境是比真實環(huán)境壓力還要大的，屬于比較極端的測試方法。

4 結(jié)論

4.1 應(yīng)用效果

業(yè)務(wù)正式上線，選課系統(tǒng)監(jiān)測到同時在線人數(shù)達3000人左右。在選課中，DRX監(jiān)測到并發(fā)用戶的上升、成功觸發(fā)，擴展出6臺虛擬機，成功承載了選課的巨大壓力。選課過程中，選課系統(tǒng)一直能正常訪問。在選課高峰過后，DRX成功回收了富余的虛擬機，將資源釋放。通過應(yīng)用，完全能夠滿足高校選課需求，效果好。

圖3 應(yīng)用負載情況

4.2 應(yīng)用優(yōu)點

H3C DRX通過動態(tài)的資源管理，自適應(yīng)滿足業(yè)務(wù)負載需求。同時，也能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)共用共享資源池，達到“多業(yè)務(wù)動態(tài)資源擴展”的功效。

4.3 節(jié)約經(jīng)費和能源

原本需要30臺服務(wù)器，現(xiàn)在只需要15臺服務(wù)器，節(jié)約服務(wù)器購置經(jīng)費，節(jié)省能源。這是DRX的價值，資源隨需而動。

[1]劉偉科等.虛擬服務(wù)器集群技術(shù)在高校選課系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].福建電腦，2011.

[2]王利，周瑩蓮，劉甫.服務(wù)器負載均衡技術(shù)研究[J].計算機與數(shù)字工程，2010.

[3]謝海燕，楊巍.云計算技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用分析[J].電子商務(wù)，2015.