2013-03-15 15:05:15 关键词:贵州软件设计,贵阳软件设计,软件设计 毕业设计 贵阳网站建设

大集中模式下贵州电网信息系统负载均衡域架构设计

来源: 百优资源网 作者:管理员

核心提示:随着信息技术的发展,软件设计日益受到人们的重视。在贵州软件设计或者贵阳软件设计中,有很多也进行网站建设方面的软件开发。贵州电网企业信息系统在“十二五”信息化规划时期面临机遇和挑战。原有的分布式部署必须向集中式部署转变,未来系统整合也必然从分布模式走向集中模式。本文以企业级信息系统大集中模式为视角,探讨系统架构中负载均衡域的架构设计,分析负载均衡处理机制、设计原则和方法。
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大集中模式下贵州电网信息系统负载均衡域架构设计
  吴X远
(贵州省凯里供电局,贵州.凯里,556000)


摘要:随着信息技术的发展,企业级信息系统逐渐向大集中模式转变,整合电网全网信息化资源,促进电力信息化建设成为时代发展的必然。贵州电网企业信息系统在“十二五”信息化规划时期面临机遇和挑战。原有的分布式部署必须向集中式部署转变,未来系统整合也必然从分布模式走向集中模式。本文以企业级信息系统大集中模式为视角,探讨系统架构中负载均衡域的架构设计,分析负载均衡处理机制、设计原则和方法。

关键词:信息系统;负载均衡;架构


引言
    企业信息化建设必须坚持“大集中”的理念,建立适合企业自身的信息处理平台,从而避免“信息孤岛”问题。目前,在贵州电网信息系统架构负载均衡域中,只有部分采用集中系统硬件负载均衡器,大部分地级市的分布式信息系统都采用软件负载均衡技术(如OLTP业务类型的营销系统),不能适应系统架构调整的需求,探讨负载均衡域架构构件设计方法具有重要意义。在企业信息系统中,面对两台以上相同应用服务器时,通过服务器负载均衡器对流量进行合理分配,大大提高了系统的反应速度和总体性能,其故障移植策略又保证了系统的可靠性和安全性,简化了管理,提高了系统的可维护性。本文从处理机制、设计原则和方法等方面加以分析。

1.贵州电网负载均衡现状分析
    在贵州电力企业现有的信息系统中,办公和家庭宽带共享网络,中心交换机和防火墙负荷较重。其利用防火墙定制源地址和目标地址的路由策略,容易造成流量和速度的不均衡性,甚至造成局部断网。以部署在凯里供电局较有代表性的OLTP营销系统为例,系统架构为典型的三层架构,如图1所示。在系统架构设计方面,仅在应用层的Weblogic服务器和数据库层的oracle服务器上采用了软负载均衡技术(软件负载均衡是指在一台或多台服务器操作系统上附加软件来实现负载均衡,如DNS负载均衡等),用来实现基于应用级和IP级的转发。这种基于应用转发和IP转发的负载均衡处理机制易造成应用层网络瓶颈,尤其是收费高峰期造成服务不响应等问题。为了满足大集中模式下系统对多单位多用户的支持,需要构建和部署合理的负载均衡域,优化带宽资源重分配策略,均匀分布系统负载,从而提高用户接纳水平和信息服务质量。

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2. 负载均衡定义及分类
(1)负载均衡定义

    负载均衡是一种为多链路或多台服务器均分繁重的业务作业,均衡分配网络资源的策略,从而降低网络瓶颈和服务器负荷,提高网络的灵活性和可用性, 提高服务器响应速度。负载均衡技术包括两层含义:一是把超大计算工作分配到多台节点设备(或者服务器)上同时处理,然后汇总结果传回访问者,从而提高系统的处理性能。二是将对外访问的网络流量均衡的分布到各个出口链路上,通过链路聚合实现多IPS链路接入冗余保护功能,逻辑上增加物理链路的带宽容量,避免链路繁忙时死锁现象。

(2)负载均衡分类
    负载均衡的分类方法很多。根据负载均衡中不同的调节策略可分为静态方式和动态方式两类。
静态方式指在进行负载处理之前已经知道所需要的负载情况,可不考虑服务器群组成员之间性能的差异,按照预先定义好的负载均衡方法进行客户端请求分配,是最缺省的、最常用的负载均衡方法。负载均衡设备会将客户端应用访问请求平均的分配到所有活动的服务器上。有Round Robin和Ratio等。

    动态方式是指协调处理之前,对负载量情况未知,要根据客户服务请求量的大小和服务器处理能力来动态分配请求量,要以某种方式考虑服务器群组成员之间性能的差异。主要有Least Connnections、Fastest、Observed、Predictive。Least Connnections模式是客户端请求将被分发给具有最小活动连接数的服务器成员,具有相同活动连接数的服务器成员之间将会被Round Robin;Fastest模式是将客户请求传递给收到客户端第七层请求最少的服务器进行处理;Observed可以由负载均衡设备自己动态设置比例,比例值的设置取决于服务器组成员当前的连接数,当前连接数小的服务器成员将被设置较大的Ratio值;采用Predictive模式时,负载均衡设备可以按照时间的变化趋势对服务器进行排序,从而决定某个节点当前的性能是上升还是下降,具有更好性能等级的节点(当前性能是提高而非下降),可以接收连接的比例更大。

    根据负载均衡的不同调节手段可以分为软件负载均衡和硬件负载均衡两种;根据负载均衡技术中的不同的调节对象又可分成对服务器负载均衡、对服务器缓存负载均衡、防火墙负载均衡、数据链路负载均衡等四种。

(3)负载均衡的流量处理机制
    不同的方式其负载均衡流量处理过程不同,对服务器负载均衡可以有效解决网络流量过大和网络负荷重的瓶颈问题;
    贵州电力企业要从公司实现出发,构建合适的信息系统负载均衡控制机制。首先,通过负载均衡设备将虚拟服务器和实际服务器群集进行对应,从而实现虚拟服务器和实际服务器之间转发流量;其次,在收费高峰期响应客户端请求时,负载均衡器将目的IP地址由虚拟服务器IP地址翻译为实际服务器IP地址。负载均衡流量处理过程如图2所示。

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3. 负载均衡设计原则
    贵州电力企业要从公司实现出发,构建合适的信息系统负载均衡控制机制。在进行负载均衡设计时,主要遵循业务系统的支持性、统计性、可靠性、安全性、可扩展性和易管理性等原则。①充分了解如OLTP营销系统、人事管理系统、财务系统等业务系统的功能和类型,了解地级市对本信息系统访问量大小等业务需求;②对负载均衡组件的选择要符合贵州电网区域、网络层次等总体规划;③充分考虑设备冗余和扩展性需求;④要充分考虑网络安全的总体要求。

4.负载均衡部署模式选择
(1)单机串行结构

    这种结构网络结构简单,逻辑架构清晰,数据流量走向清晰易于设计、部署实施;所有服务器访问流量都必须经过负载均衡设备,增强了系统的安全性;便于后期维护管理及故障排查。其缺点是设备单机故障将导致所有下联系统均不可用;与互连的网络设备存在一定依赖性;系统管理维护人员不便直接访问服务器;网络架构扩展性较差等等。其应用场景主要是在新建网络中为非重要的应用服务提供负载均衡。直接访问后台服务器需求较少,应用环境相对稳定,无扩展要求。

(2)单机并行结构
    单机并行结构易于接入现有网络环境,整体架构扩展性较好;系统架构可用性较好,即使负载均衡设备故障,仍可直接访问后台服务器;其缺点是设计、部署实施相对较复杂;设备单机故障将导致服务器对外提供的应用服务中断;安全性较差,可直接通过实地址访问后台服务器需从技术上保证从服务器的返回数据包经过负载均衡器;由于逻辑结构较复杂,后期维护管理也比较复杂。这种模式主要应用在现有网络中为非重要的应用服务提供负载均衡,直接访问后台服务器的需求较多,结构如图3所示。

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(3)双机串行结构
    双机串行结构网络结构简单,逻辑架构清晰,数据流量走向清晰;双机结构相对单机机构提高了整体架构的可用性;设计、部署实施较为简单;所有服务器访问流量都必须经过负载均衡设备,增强了系统的安全性便于后期维护管理及故障排查。其缺点是与互连的网络设备存在一定依赖性;系统管理维护人员不便直接访问服务器;网络架构扩展性受到设备本身的限制。应用场景:多应用在新建网络环境中。直接访问后台服务器需求较少,应用环境相对稳定,扩展要求不大,结构如图4所示。

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(4)双机并行结构
    双机并行结构易于接入现有网络环境,整体架构扩展性很好;双机并行系统架构为应用服务提供了最大的可用性;其缺点设计、部署实施相对较复杂;安全性较差,可直接通过实地址访问后台服务器;需从技术上保证从服务器的返回数据包经过负载均衡器;由于逻辑结构较复杂,后期维护管理也比较复杂。应用场景:多应用在对现有网络中部署负载均衡系统。直接访问后台服务器的需求较多,结构如图5所示。

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5.结语
    大集中模式下的电力信息系统能够克服贵州电力企业现有系统的不足,通过负载均衡网络的重构能满足OLTP营销系统等访问需求,保障了电力信息系统的安全稳定运行。贵州电力未来企业级信息系统负载均衡域架构设计需结合贵州电力具体业务需求,参考同行业成熟的负载均衡架构,从以下几方面综合考虑选择适合于系统的架构模式。

(1)对业务系统的支撑
    负载均衡设备的部署需要满足内部网络中的业务系统需求,并结合业务特点、安全特性、整合优化需求等方面,进行合理的、有目的的规划。负载均衡设备将具备一定的可扩展性,满足今后业务需求的扩展。

(2)部署架构
    为增强系统可用性,应避免负载均衡设备单机运行状态,避免单点故障。结合网络IP地址和路由现状,设置专门的负载均衡网络区域。

(3)设备配置
    优化服务器负载均衡方法,建议采用动态方式。优化服务器健康检查机制,建议采用服务检查和内容检查方式。


参考文献:
[1] 曹占峰,赵强,刘海涛,郝赫.国家电网公司数据交换监控模块研发及应用[J].电力信息化,2011.9
[2] 孙寅,王文勇. 负载均衡技术在企业信息系统中的应用[J].计算技术与自动化,2011.1
[3] 郭骏. 负载均衡技术在网省一体化平台企业门户中的应用[J].电力信息化,2010.2

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