視頻信號數(shù)字化處理后所帶來的信號損傷的種類及特點 2001
論服務器群集技術及應用
1、前言
廣播設備、有線電視前端、衛(wèi)星傳輸服務，以及許多公司和業(yè)界通信實體，正在越來越多地依賴于視頻媒體文件服務器，以不斷拓寬服務種類。
然而，我們在享受這些先進技術帶給我們實惠的同時，又不得不面對這樣一個事實：電子設備出現(xiàn)故障是不可避免的，視頻服務器也不例外。現(xiàn)在，很多電視臺已經(jīng)使用非線性節(jié)目制作系統(tǒng)制或硬盤播出系統(tǒng)。無論使用哪種系統(tǒng)，服務器在整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的重要性是不言而喻，服務器作為整個網(wǎng)絡的心臟，要為網(wǎng)絡上所有的用戶提供數(shù)據(jù)共享和應用服務，如果不能保障服務器的正常運行，網(wǎng)絡系統(tǒng)的可用性就無從談起。所以，要確保視頻網(wǎng)絡中的關鍵業(yè)務應用運行平穩(wěn)，具有可靠的適時性和連續(xù)性，通過服務器的群集技術來提高系統(tǒng)的可用性和可擴展性是目前備受推崇的方案。
2、服務器群集技術概述
群集系統(tǒng)是一種由一組互連的整機構(gòu)成的并行或分布系統(tǒng)，可作為統(tǒng)一的計算資源使用。服務器群集技術使用多臺服務器組成服務器集合，可以提供相當高性能的不停機服務。在這個結(jié)構(gòu)中，每臺服務器都分擔著一部分計算任務，由于集合了多臺服務器的性能，整體的計算實力被增加了。與此同時，每臺服務器還承擔一些容錯任務，當其中一臺服務器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會在軟件的支持下將這臺服務器從系統(tǒng)中隔離出去，通過各服務器之間的負載轉(zhuǎn)嫁機制完成新的負載分擔，同時向系統(tǒng)管理人員發(fā)出警報。再者，在某個應用軟件的峰值處理期間內(nèi)，對該應用的需求會變得過高，那么使用簡單的操作命令就可以把同一節(jié)點的應用包轉(zhuǎn)移到其他節(jié)點從而減輕該節(jié)點的工作負荷，來滿足已增加的需求。群集系統(tǒng)就是通過功能整合和故障過渡實現(xiàn)了系統(tǒng)的高可用性和可靠性。
服務器群集技術提供了高度的可用性、伸縮性與易管理性：
·高度的可用性：群集被設計具有避免單點故障發(fā)生的能力。應用程序能夠跨計算機進行分配，以實現(xiàn)并行運算與故障恢復，并提供更高的可用性。
·可伸縮性：加入更多的處理器或計算機提高群集的計算能力。當現(xiàn)有服務器能力有限時，可以通過增加CPU、內(nèi)存、甚至一臺或幾臺服務器來擴展系統(tǒng)的能力。在服務器群集技術出現(xiàn)之前，用戶通過增加CPU、內(nèi)存來進行擴展，但是CPU、內(nèi)存的擴展只能在一臺服務器上進行，因此擴展是有極限的。而服務器群集技術可以通過在現(xiàn)有系統(tǒng)上增加服務器來進行擴展，增加的服務器將與原有的服務器緊密地集成在一起，為客戶端提供高性能的應用服務。
·易管理性：群集以單一系統(tǒng)映射的形式來面向最終用戶、應用程序及網(wǎng)絡，同時，也為管理員提供單一的控制點，而這種單一控制點則可能是遠程的。
服務器群集技術的實現(xiàn)可以有幾種不同的方式，考慮到用戶的需求，大體可以分為以高可用性為主要目的的高可用性方案，和以提高性能為主要目的、同時亦可以提供高可用性的方案。這種劃分同時也反映出群集技術在PC Server上發(fā)展的兩個階段，既高可用性的兩節(jié)點群集和提高性能的多節(jié)點群集。在今后 PC Server群集發(fā)展的計劃中將要實現(xiàn)更多節(jié)點的具有更高擴展能力的群集方案，這樣在提供高可用性和高性能的同時，還可以通過節(jié)點數(shù)目的擴展，更加有效的保護客戶的投資。
3、服務器高可用性群集拓撲結(jié)構(gòu)
有兩種典型的拓撲結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)高可用性：被動備份服務器和第二活動服務器。我們將詳細討論第二活動服務器的三種實現(xiàn)形式："全部復制"、"0共享"和"全部共享"。
下表總結(jié)了本文討論的幾種面向可用性的群集方法的優(yōu)點和局限性。
3.1被動備份服務器
通常把一個服務器安排為"主"服務器，另一個服務器為"第二"服務器；由主服務器為用戶提供文件、打印及應用服務，"第二"服務器只有在主服務器發(fā)生故障時才能投入運行，代替主服務器提供服務。在被動備份服務器方式下（如圖3所示）,除非主服務器發(fā)生故障，否則第二服務器只是"觀察"并不作任何運作。
一種被稱為"心跳"的簡單機制被配置在主服務器上，它的作用是周期性地發(fā)送主服務器"生命尚在"的消息給備份服務器，一旦消息停止，備份服務器就認為主服務器發(fā)生故障，并把自己投入運行以代替主服務器。
"心跳"是一種很容易開發(fā)的協(xié)議，它可以通過網(wǎng)絡鏈接實現(xiàn)；也可以僅僅在服務器間加一條傳遞"生命"消息的纜線；或者通過局域網(wǎng)消息傳送實現(xiàn)。
3.2活動第二服務器
一個功能基本一致但成本低得多的方式是使第二服務器可以處理其它的應用程序，但當主服務器發(fā)生故障時，第二服務器也能夠接管主服務器的工作。這種我們稱只為"活動第二服務器"方法。這種方法的主要優(yōu)點是在保持使用第二服務器的同時，獲得服務器冗余，而不是僅僅把第二服務器作為備份使用。這種方法可以減少群集系統(tǒng)的運行費用。
實際使用中，"活動第二服務器"方法有三種實現(xiàn)方式。
"全部復制" "全部復制"就是指徹底的服務器冗余。每個服務器都有自己的磁盤。數(shù)據(jù)不斷地被拷貝到第二服務器的磁盤上，以保證故障發(fā)生時，第二服務器可以使用已被拷貝的當前數(shù)據(jù)，并基于此當前數(shù)據(jù)作連續(xù)運轉(zhuǎn)。
盡管這種方法的確可以帶來高可用性，但它增加了服務器及網(wǎng)絡的負荷，可能會嚴重影響系統(tǒng)性能。另一個缺點是當一個服務器發(fā)生故障時，可能會有主、從服務器的不一致現(xiàn)象：某個磁盤上的事務處理可能并沒有完全在另一個磁盤上得到繼續(xù)。因為即便以最快的網(wǎng)絡相連，兩個服務器間信息傳送仍會有一定的延遲。
冗余的服務器也帶來許多好處。因為數(shù)據(jù)是被完全復制的，所以客戶的應用程序可以在任一服務器上運行，從而可以更好地平衡負載。另外，節(jié)點在空間上可以是分散的；節(jié)點間可通過廣域網(wǎng)互連，物理上可以距離很遠。這種拓撲結(jié)構(gòu)常被用在災難恢復設計中，提供對主要自然災害如地震、洪水等的保護。
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