關(guān)于群集的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫設(shè)計(jì)
[論文關(guān)鍵字]群集；五層體系結(jié)構(gòu)；教學(xué)資源庫
[論文摘要]分析了當(dāng)前教學(xué)資源庫存在的問題，設(shè)計(jì)了基于五層體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫，并對教學(xué)資源庫使用WebLogicServer群集技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和故障轉(zhuǎn)移的功能。
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1．教學(xué)資源庫存在的問題
教學(xué)資源庫指廣義的資源庫概念，它不僅包括教學(xué)資源存儲功能，而且包括教學(xué)資源管理、教學(xué)資源訪問、教學(xué)資源評價(jià)等功能，即廣義上的教學(xué)資源共享和管理系統(tǒng)。目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫多采用傳統(tǒng)的B／S三層體系結(jié)構(gòu)，包括表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層三個部分；其主要事務(wù)是在服務(wù)器端發(fā)生，極少部分事務(wù)在前端實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)多采用集中存儲和集中管理的模式。隨著教學(xué)資源的增加以及資源需求服務(wù)的不斷增長，教學(xué)資源庫逐漸暴露出以下幾方面的不足：
(1)負(fù)載不均。目前多數(shù)教學(xué)資源管理采用的模式是集中存儲與管理。在教學(xué)資源庫中多媒體素材以視頻素材居多，數(shù)據(jù)流量大；校園網(wǎng)中數(shù)據(jù)訪問時間相對集中，容易造成服務(wù)器負(fù)載不均，出現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問瓶頸。
(2)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合度高。傳統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)中，業(yè)務(wù)層承擔(dān)了業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)庫訪問兩大任務(wù)，造成業(yè)務(wù)邏輯與特定的數(shù)據(jù)庫訪問之間的高耦合，導(dǎo)致系統(tǒng)維護(hù)吃力，不利于系統(tǒng)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，無法滿足新的業(yè)務(wù)需求。
(3)可靠性不高。教學(xué)資源庫中一旦出現(xiàn)服務(wù)器故障，易出現(xiàn)服務(wù)中斷、服務(wù)可靠性不高等問題。
2．群集的概念
群集(Cluster)是一個邏輯概念，用于對用途相同的服務(wù)器實(shí)例進(jìn)行分組。當(dāng)其為客戶工作站提供高可靠性的服務(wù)時，對客戶來說是透明的；即對于外界用戶來說，使用某個提供的服務(wù)時，服務(wù)器群集似乎是一個服務(wù)器。客戶并不知道是哪臺服務(wù)器為他提供服務(wù)群集中的應(yīng)用服務(wù)器實(shí)例可以運(yùn)行在同一臺機(jī)器，也可以運(yùn)行在不同的機(jī)器上。
群集通過在服務(wù)器的多個實(shí)例之間分配工作負(fù)載，為應(yīng)用程序提供可伸縮性和可靠性。
(1)可伸縮性。群集可以在不影響應(yīng)用程序運(yùn)行和客戶端的情況下，根據(jù)需要動態(tài)添加服務(wù)器實(shí)例到集群中，增加應(yīng)用程序容量滿足客戶訪問需求。
(2)可靠性。應(yīng)用程序可以部署到集群中的多個服務(wù)器實(shí)例，由于服務(wù)器實(shí)例的選擇對客戶端透明，因此，即使某個服務(wù)器實(shí)例失敗，不影響應(yīng)用程序的繼續(xù)執(zhí)。
3．網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫群集部署方案
基于傳統(tǒng)B／S三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫存在負(fù)載不均、可擴(kuò)展性不足、可靠性不高等問題。為解決這些問題，若是采用增加普通服務(wù)器，其處理能力并不能很好地解決問題；若采用高速、高性能服務(wù)器，不但價(jià)格高昂，而且不一定能滿足Web服務(wù)的高強(qiáng)度并發(fā)處理要求。群集技術(shù)為解決這些問題提供了一種廉價(jià)有效的方案。
3．1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的B／S三層架構(gòu)，如圖1所示，其數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合度高。可通過對其進(jìn)一步適當(dāng)分層解決各層之間的高耦合問題。分層架構(gòu)具有松耦合、伸縮性、重用性和擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)，但分層同時也帶來了性能影響，并增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫設(shè)計(jì)采用了多層體系結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加兩層，共分為五層，即表示層、Web層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)層。
從圖1和圖2的比較可以看出，五層體系結(jié)構(gòu)中增加的web層將應(yīng)用的邏輯處理和表現(xiàn)相分離，使得系統(tǒng)具有邏輯流程清晰、功能代碼復(fù)用性強(qiáng)、分布式部署的特點(diǎn)；而數(shù)據(jù)持久層位于數(shù)據(jù)庫之上，隱藏?cái)?shù)據(jù)讀取和操縱中的所有數(shù)據(jù)訪問代碼細(xì)節(jié)，將客戶應(yīng)用程序與底層存儲機(jī)制隔離開，完全抽象出開發(fā)應(yīng)用程序時使用的數(shù)據(jù)物理細(xì)節(jié)。
3．2教學(xué)資源庫主要功能模塊
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫廣義上來講是個資源共享和管理的系統(tǒng)，一般包括5個模塊：資源管理、資源訪問、資源需求、用戶管理和服務(wù)管理，如圖3所示。
(1)資源管理功能主要進(jìn)行資源審核和資源維護(hù)工作。包括對上傳資源進(jìn)行審核入庫;管理員對資源進(jìn)行添加、刪除和修改。
(2)資源訪問功能主要包括用戶對資源的檢索、下載、評價(jià)、收藏等功能。
(3)資源需求功能主要包括資源需求請求、資源需求回復(fù)、資源交換等功能。
(4)用戶管理功能主要包括用戶信息管理、資源上傳、已上傳資源列表、用戶投訴等功能。
(5)服務(wù)管理功能主要包括建議反饋、游客訪問、評價(jià)管理等功能。
3．3群集設(shè)計(jì)
BEAWebLogic是用于開發(fā)、集成、部署和管理大型分布式Web應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的JAVA應(yīng)用服務(wù)器。WebLogic還擁有出色的集群技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁集群也實(shí)現(xiàn)了EJB組件的集群，并且不需要任何專門的硬件或者操作系統(tǒng)支持。
在WebLogic中域(Domain)是配置了管理服務(wù)器(AdministratorServer)的WebLogicServer實(shí)例管理的邏輯單元，在域中可以包含了多個服務(wù)器實(shí)例以及服務(wù)器群集引域和服務(wù)群集問的邏輯關(guān)系如圖4所示。一個域中必須配置一臺管理服務(wù)器，并且只能配置一臺；而服務(wù)實(shí)例1、服務(wù)實(shí)例2、服務(wù)實(shí)例3和服務(wù)實(shí)例4可以運(yùn)行于同一臺機(jī)器也可以是運(yùn)行于不同的機(jī)器；一個域中可以有多臺物理機(jī)器。
在教學(xué)資源庫中使用WebLogic群集技術(shù)，通過一組相互協(xié)作的服務(wù)實(shí)例，在多臺機(jī)器間復(fù)制和應(yīng)用表示層和邏輯層的能力，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的負(fù)載分布，消除個別故障點(diǎn)。
(1)故障轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)
簡單的說，故障轉(zhuǎn)移是當(dāng)應(yīng)用程序組件正在處理某個特定作業(yè)時，某些處理任務(wù)部分由于任何原因而變得不可用已失敗對象的副本將結(jié)束此作業(yè)。由于群集中的所有服務(wù)實(shí)例執(zhí)行同一服務(wù)請求，同一服務(wù)在多個服務(wù)實(shí)例上同時存放，并且服務(wù)實(shí)例問可以復(fù)制狀態(tài)信息。故當(dāng)某個服務(wù)實(shí)例發(fā)生故障，另-N務(wù)實(shí)例可以接管，服務(wù)自動切換到正在運(yùn)行的服務(wù)實(shí)例上。群集故障轉(zhuǎn)移的處理對用戶來說是完全透明的，用戶并不知道發(fā)生了故障轉(zhuǎn)移。
(2)負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)。群集由代理來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。通過代理將請求轉(zhuǎn)發(fā)到不同的管理服務(wù)器上來實(shí)現(xiàn)。代理將負(fù)載按比例分配到群集中所有的服務(wù)實(shí)例，使每個服務(wù)實(shí)例能夠充分發(fā)揮其能力。群集對加入其中的服務(wù)實(shí)例的性能沒有限制。并且可以在同一臺機(jī)器上啟動多個服務(wù)實(shí)例，充分利用機(jī)器的資源。因此，當(dāng)教學(xué)資源庫客戶端的請求突然大幅增加時，可以通過動態(tài)增加服務(wù)實(shí)例來提高性能。
4．結(jié)束語
基于群集的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫采用了多層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)三層休系結(jié)構(gòu)中存在的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合問題，方便系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)服務(wù)擴(kuò)展；使用群集服務(wù)有效地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)負(fù)載均衡和故障轉(zhuǎn)移，并為今后教學(xué)資源庫服務(wù)的變化做了更有效的準(zhǔn)備。
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