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浅析互联接口服务双机热备设计方案

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摘要: 全台一体化网络产生和发展的初衷是为了消除电视台“信息孤岛”的现象,实现全台资源共享、各系统之间互联互通,这 始终是全台网建设的重点和目标。本文介绍了浙江台全台生产网与播出系统之间的接口设计,该部分主要采用互连接口服务双机热 备的设计方案,这样设计的目的是实现高可用和高性能,能够在确保安全的基础上提高效率。

关键词: 高可用;负载均衡;接口

一、引言

 为了将播出系统更好的融入全台网,建立起互联互通的制 播网络,在生产网与播出系统之间需要引入互联接口。互联接 口的总体设计原则是:高可用、负载均衡、任意单机维护不停 服务、独立接口区域隔离内外网络。 高可用集群软件的主要作用是实现故障检查和业务切换的 自动化。本系统中只有两个负载均衡器作为节点,这样的高 可用集群又称为双机热备,即使用两台服务器互相备份。当 一台服务器出现故障时,可由另一台服务器承担服务任务, 从而在不需要人工干预的情况下,自动保证系统能持续对外 提供服务。 负载均衡体现在:任务分发到接口服务器群集采用的是平 衡的分摊方式,每一个负载均衡器上有一个路由表,记录了虚 拟 IP 对应的每一个可用的接口服务器的路由信息,当某个接 口服务器不可用后,路由表中会自动删除该条路由,重新恢复 后再加上,这样可以有效的提高任务分发和执行的效率。

 二、总体架构设计

本次接口设计网络图如下: 接口部分的流程如上图所示。整个接口部分由负载均衡群 集和接口服务器群集两个部分组成。其中负载均衡群集作为调 度部分,对外提供网络地址,收到任务后通过判断后端接口服 务器的负载情况并选择合适的接口服务器将任务分发下去执 行。同时,负载均衡器互相热备,一台宕机后另一台自动接管, 使系统不会中断。负 载 均 衡 群 集 部 分 采 用:Linux + LVS + ldirectord +Pacemaker 构成 Linux 高可用群集。该部分架构在 Linux 系统 之上,下面章节对这几部分进行阐述。

三、LVS 技术

LVS(Linux Virtual Server)即 Linux 虚拟服务器,是一个 虚拟的服务器群集系统。现在 LVS 已经是 Linux 标准内核的一 部分,使用 LVS 技术要达到的目标是:通过 LVS 提供的负载 均衡技术和 Linux 操作系统实现一个高性能、高可用的服务器 群集,并且具有很好的可伸缩性、可靠性和可管理性。 使用 LVS 架设的服务器集群系统有三个组成部分:负载均 衡层、服务器群组层和数据共享层,但是这些在用户看来只是 在使用虚拟服务器提供的高性能服务。在 LVS 众多的负载调 度算法中,执行效率最高的是 IP 负载均衡技术,也就是系统 中采用的技术。 LVS 的 IP 负载均衡技术是通过 IPVS 模块实现的,IPVS 是 LVS 群集系统的核心软件,该软件安装在负载均衡服务器 上,可以虚拟出一个 IP 地址,全台制作网就是通过这个虚拟 IP 地址访问接口服务的。请求会首先通过虚拟 IP 达到负载均 衡器,然后由负载均衡器在其路由列表中选择一个并将其发送 至接口服务器,接口服务器处理完任务后,会将数据直接返回 给用户,这是采用了 IPVS 实现负载均衡机制的其中之一—— VS/DR,即直接路由形式实现虚拟服务器。这种方式通过改写 报文的 MAC 地址,将请求发送到接口服务器,接口服务器将 响应直接返回给客户。在三种负载均衡机制中 VS/DR 机制是 性能最高最好的,但是要求负载均衡器和接口服务器都有一块 网卡连在同一物理网段上。 结合 LVS 在全台网中的实际用途,采用轮叫调度算法就可 以满足要求。轮叫调度也叫 1:1 调度,调度器通过“轮叫”调度 算法将全台制作网发来的送播请求,按顺序 1:1 的分配到接口服 务器群集中的每个接口服务器上去,这种算法平等的对待每一台 接口服务器,在很大程度上达到了充分利用群集资源的目标。

四、Pacemaker 技术

Pacemaker 在系统中的角色是集群资源管理器,它通过利 用 Open AIS 等群集基础组件提供的消息和成员的管理能力来 探测并从节点或资源级别的故障中恢复,以实现群集资源的最 大可用性。 Pacemaker 几乎适用于任何规模的群集,并配备了一个强 大的依赖模型,使系统能够准确的表达群集资源之间的顺序和 位置等关系。Pacemaker 是 Heartbeat 到了 V3 版本后,拆分 出来的一个项目,也就是 Cluster Resource Manager(CRM) 群集资源管理器。用来管理整个 HA 的控制中心,客户端通过 pacemaker 来配置管理监控整个群集,Heartbeat V3 后拆分出 来的其他部分还有: 1、Heartbeat:将原来的消息通信层独立为 heartbeat 项目, 新的heartbeat只负责维护集群各节点的信息以及它们之前通信; 2、Cluster Glue: 相 当 于 一 个 中 间 层, 它 用 来 将 heartbeat 和 pacemaker 关联起来,主要包含 2 个部分,即为 LRM 和 STONITH。 3、Resource Agent:用来控制服务启停,监控服务状态 的脚本集合,这些脚本将被 LRM 调用从而实现各种资源启动、 停止、监控等等。 对于用户来讲,这些技术层面的东西实际上都是透明的, 用户只需关注当一台负载均衡器宕机后,另一台会自动接管所 有的任务且不需要人工干预,并且能够查看当前在工作的服务 器是哪台。

五、Ldirectord 技术

 后端的接口服务器是通过 Windows 平台下的 Webservice 提供服务。实际在功能上,LVS 只负责分发任务,不负责接口 服务器的健康检查,所以当后端的接口服务器出现宕机情况后, 有可能继续被分发任务,这时就需要 ldirectord 进行检查。 Ldirectord 会自动定期检测接口服务器的健康状况,当出 现问题后问题节点会自动被从群集中删除。使用 ldirectord 时, 这个程序在启动时会自动建立 IPVS 表,显示可使用的路由信 息。Ldirectord 守护进程通过向每台接口服务器的真实 IP 上的 群集资源发送请求,来实现对接口服务器群集的监控。 后端的接口服务器添加一块虚拟的环回网卡,接受并处理 完请求后,通过该环回 IP 将响应发回给客户端。用户在 IPVS 表中,可以查看各接口服务器被分配的任务情况。

 六、总结

 双机热备的负载均衡接口方案,在很多大访问量的网站上 的应用已经相当成熟,在全台网建设的实际应用中也比较普遍。 使用该双机热备的负载均衡方案,可以充分利用现有的技术资 源,简化系统搭建时间。该设计方案不仅可以有效避免或者减 轻任务分发高峰期的拥堵现象,双机热备的设计也可以使制作 网与播出网之间的连接更具安全性,也具有更便捷的管理和维 护性,相信此应用可以为日后更多相关的应用铺路。

作者:孙婷 单位:浙江广播电视集团

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