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服務器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡中的應用
服務器集群技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡中的應用
2004年度河南省廣播電視優(yōu)秀科技論文一等獎〖摘要〗
本文詳細闡述了服務器集群的概念、優(yōu)點、實現(xiàn)模式、組件及組件之間的相互作用關系，集群故障轉(zhuǎn)移發(fā)生的條件和實現(xiàn)過程、故障恢復的過程。分析了電視臺視頻網(wǎng)絡通常選擇的集群模式，并結(jié)合河南電視臺都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)的實例，說明了服務器集群的創(chuàng)建過程。
〖關鍵字〗
服務器 集群技術(shù) 視頻網(wǎng)絡
一、前言
視頻網(wǎng)絡的搭建和應用給電視臺帶來的是技術(shù)上的變革、節(jié)目制作理念的轉(zhuǎn)變、工作效率的提高。同時，由于網(wǎng)絡自身的原因，也給整個節(jié)目制作過程帶了一些不穩(wěn)定因素，比如網(wǎng)絡癱瘓、帶寬堵塞、素材丟失等。可用性成為評定視頻網(wǎng)絡好壞的重要標準，而服務器的可用性在很大程度上又決定了視頻網(wǎng)絡的可用性，因為服務器是整個網(wǎng)絡的心臟，它擔當著素材、數(shù)據(jù)庫和硬件設備的管理工作。
當然，隨著許多先進技術(shù)的應用，充分保證了服務器的可用性，其中，比較經(jīng)濟、有效的一種技術(shù)就是服務器集群技術(shù)。
二、服務器集群技術(shù)
1 、服務器集群概述
服務器集群是由一組獨立的服務器，并像單個系統(tǒng)一樣運作，通過將運行著 Windows 2000 Advanced Server 的服務器編組，組成集群服務器，從而對資源和應用程序提供了高可用性、可擴展性和可管理性。
采用服務器集群的目的是，在出現(xiàn)故障或斷電的情況下，保證客戶對應用程序和資源的訪問。如果集群里的某服務器由于故障或維護的緣故，不可用，資源和應用程序?qū)⑥D(zhuǎn)移到其它可用的集群節(jié)點上。
而提起集群，人們?nèi)菀讓㈦p機熱備份與集群混為一談，其實它們有本質(zhì)上的區(qū)別：即能否實現(xiàn)并行處理和服務器失效后的任務平滑接管。雙機或多機熱備份的原理是一臺主機做服務器，其他主機做備份機，服務器失效時，備份機接管。
2 、使用服務器集群的優(yōu)點
高可用性。集群技術(shù)可以用來避免單臺服務器的資源或應用程序出現(xiàn)故障。使用集群技術(shù)，資源的所有權(quán)，如磁盤驅(qū)動器和 IP 地址將自動地從有故障的服務器上轉(zhuǎn)移到可用的服務器上。當集群中的系統(tǒng)或應用程序出現(xiàn)故障時，集群軟件將在可用的服務器上重啟失效的應用程序，或?qū)⑹Х⻊掌鞯墓ぷ鞣峙涞绞Ｓ嗟姆⻊掌魃希Y(jié)果是，用戶只是覺得服務器暫時停頓了一下。
可擴展性。可以很方便地通過添加更多的服務器，來提高集群的計算能力和網(wǎng)絡的可用性。
可管理性。可以使用集群管理器來管理集群，并管理應用程序。可以通過拖放集群對象，在集群里的不同服務器之間移動應用程序，也可以通過同樣的方式移動數(shù)據(jù)。可以通過這種方式來手工平衡服務器的負荷，卸載服務器，從而方便地進行維護。可以從網(wǎng)絡的任意地方的客戶端和資源處，監(jiān)視集群的狀態(tài)。
3 、服務器集群模式
根據(jù)使用服務器集群的目的不同，服務器集群有三種主要的集群模式：一種是使用靜態(tài)負載平衡的高可用性集群模式；另一種是具有最大可用性的“熱備份”集群模式；第三種是混合型集群模式。
模式 A ：使用靜態(tài)負載平衡的高可用性集群模式
在這種模式下，兩臺服務器都處在聯(lián)機狀態(tài)，每臺服務器都以虛擬服務器的形式向整個網(wǎng)絡提供自己的資源組，而客戶端可以檢測并訪問到這種虛擬服務器。每臺服務器容量的選擇應該使每臺服務器中的資源在最優(yōu)性能下運行。但是在發(fā)生故障轉(zhuǎn)移時，每臺服務器又可以暫時承擔其他服務器上資源的運行。根據(jù)指定的資源和服務器容量配置，所有的客戶服務在故障轉(zhuǎn)移時仍保持有效，但性能要受到影響響。
假定某公司內(nèi)部網(wǎng)絡依賴一臺運行了兩個大型數(shù)據(jù)庫應用程序的服務器。這兩個數(shù)據(jù)庫對全天反復連接進來的大量客戶來說都是非常關鍵的。但在高峰連接時間，出現(xiàn)服務器不能滿足需求和保持性能的問題。
要緩解這個問題，必須將另一臺服務器連接到過載的服務器上，形成集群以平衡負載，如圖 1 所示。系統(tǒng)中有兩臺服務器，每臺運行一個數(shù)據(jù)庫應用程序。如果一臺服務器出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將回到性能降低的初始狀態(tài)，但這是暫時的。在故障服務器恢復正常后，它運行的應用程序就會執(zhí)行故障恢復，同時操作恢復正常。
模式 B ：具有最大可用性的“熱備份”集群模式
在這種模式下，兩臺服務器只有一臺是處于聯(lián)機狀態(tài)，它會支持所有的客戶請求和操作。而另一臺服務器卻空閑著，它只是一個專用的“熱備份”。。如果聯(lián)機服務器出現(xiàn)故障，“熱備份”服務器就以接近或等于聯(lián)機服務器的性能接管全部操作并繼續(xù)為客戶提供服務。
集群
圖 2 Web 集群服務器模式
這種模式最適用于單位中的重要應用程序和資源。例如，某公司主要通過網(wǎng)絡渠道來銷售其產(chǎn)品，就可以采用這種模式為所有專門支持 Web 訪問的服務器提供“熱備份”，如圖 2 所示，例如運行 IIS 的服務器。在這一領域加倍投入硬件所需的費用，可以通過為客戶提供高效穩(wěn)定的訪問得到回報。如果一臺 Web 服務器出現(xiàn)故障，第二臺服務器就會被完全配置以接管該服務器的全部操作。
模式 C ：混合型集群模式
混合型集群模式是上面兩種模式的結(jié)合，它只針對關鍵應用進行故障轉(zhuǎn)移，這樣可以對這些應用實現(xiàn)可用性的同時讓非關鍵的應用在正常運作時也可以在服務器上運行。當出現(xiàn)故障時，出現(xiàn)故障的服務器上的不太關鍵的應用就不可用了，但是那些關鍵應用會轉(zhuǎn)移到另一臺可用的服務器上，從而達到性能和容錯兩方面的平衡。
4 、電視臺視頻網(wǎng)絡集群模式的選擇
從以上集群模式的分類可以看出三種集群模式各有自己的特點和用途，理想
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