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关于应用解决方案论文范文 互联网环境下高并发应用解决方案分析和相关论文写作参考文献

分类:专科论文 原创主题:应用解决方案论文 更新时间:2024-02-10

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摘 要:随着互联网、物联网和移动通信技术的发展,越来越多的智能终端设备接入到互联网应用平台,如智慧农业生产监控系统、新能源汽车运营监控系统等应用,如何解决大用户量高并发访问问题成为各类系统急需解决的关键问题,该文将结合实际应用从服务器集群架构和单体服务器多线程处理两个层面分析提出设计方案.

关键词:高并发;服务器集群;多线程

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)30-0059-02

1 高并发下负载均衡与服务器集群架构设计

为解决应用平台大流量、高并发问题,在网络架构设计上使用服务器集群模式实现分布式处理.这就需要在服务器集群之前增加负载均衡设备,实现流量分发.负载均衡是将客户端访问请求分发到服务器集群中不同计算单元上执行的过程,是从网络架构层面上解决大流量、高并发业务的有效计方案.本文中的负载均衡采用LVS(LVS,Linux Virtual Server)三层架构设计模型,使用IP负载均衡和基于内容请求分发技术,将客户端请求均衡地分配到服务器集群的不同个体上执行.这种模式下能够实现吞吐率高,且能自动屏蔽掉故障服务器,从而形成一个高性能、高可用的虚拟服务器,整个服务器集群对客户是透明.

在LVS负载均衡三层模型中,主要包括负载均衡器、服务器池和共享存储三层.其中负载均衡器是整个集群对外的前端机,承担将客户发送请求按照一定策略分发到一组服务器上执行,而对于客户端只暴露一个IP地址;服务器池由一组真正执行客户端请求的服务器组成,服务器可由物理服务器或云端虚拟化服务器构成,根据业务吞吐量可弹性增减;共享存储为服务器池提供共享存储区,保证平台数据的一致性,具体设计架构如图1所示.

在LVS负载均衡三层模型中,根据内部网络构成和请求分配策略,又可以形成三种不同的实现方式,分别是VS/NAT(Virtual Server via Network Address Translation)、VS/TUN(Virtual Server via IP Tunneling)和VS/DR(Virtual Server via Direct Routing)三种方式.

1) VS/NAT方式:VS/NAT方式中将服务器集群中每台服务器网关指向均衡器即可,客户端可以是任意操作系统.VS/NAT方式一个均衡器能够带动的真实服务器有限.

2) VS/TUN方式:均衡器根据服务器池中服务器负载情况,动态地选择一台服务器,将请求报文封装在另一个IP报文中,再将封装后的IP报文转发给选出的服务器.服务器收到报文后,将报文解封获得原来目标地址为 VIP 的报文,服务器发现VIP地址被配置在本地的IP隧道设备上,所以就处理这个请求,然后根据路由表将响应报文直接返回给客户.

3) VS/DR方式:通过改写请求报文中的MAC地址部分来实现任务分配.负载均衡器和服务器池中的服务器必须在物理上有一个网卡通过局域网相连. 服务器上绑定VIP配置在各自Non-ARP的网络设备上,负载均衡器的VIP地址对外可见,而真实服务器的VIP对外是不可见的.

2 单台服务器多线程池的设计与第三方框架选择

在负载均衡器网络构架下的每台单体服务器在接受TCP/IP请求时,也要配置高效管理策略,实现高并发吞吐处理.为提高单台服务器的处理能力,可采用二层设计模式.第一层由接收用户线程组成,负责接收网络负载均衡器分发的请求;第二层由工作线程组成,负责处理数据.每个工作线程使用消息队列存储请求数据,这样可以减少数据的复制和IO操作.采用两层设计策略能有效避免接收线程之间出现竞争现象,每个接收线程对应一个接收队列,每个接收线程将接收到的数据只放在自己对应的队列中,具体设计模型如图2所示.

2.1 epoll框架

epoll是Linux环境下多路复用I/O接口框架,支持打开大数目socket描述符,I/O效率不随FD数目增加而线性下降.它使用一个就绪设备队列,每次只轮询该队列的数据,然后进行处理.epoll通过在Linux内核中申请一个简易的文件系统,通过下面三种调用完成对请求的处理.调用epoll_create()建立一个epoll对象;调用epoll_ctl()向epoll对象中添加套接字;调用epoll_wait()收集发生事件连接.单线程epoll的触发量可达到15000个,随着业务量的增加,可使用多线程来提速和增容.

2.2 MINA框架

MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications) 是 Apache 組织一个较新的项目,它为开发高性能和高可用性的网络应用程序提供了非常便利的框架.当前发行的 MINA 版本支持基于 Ja NIO 技术的 TCP/UDP 应用程序开发、串口通讯程序,MINA 所支持的功能也在进一步的扩展中.MINA很好地把业务代码和底层的通信隔离了开来,仅仅需要建立好监听,然后写上需要实现的业务逻辑就可以完成服务端的开发,具体操作分为四个步骤.IoService()在一个线程上建立套接字,监听是否有连接被建立;IoProcessor()在另一个线程上检查是否有数据在通道上读写;IoFilter()定义一组实现辅助处理;IoHandler()负责编写业务逻辑.

3 结束语

本文是在完成淮安市级科研项目(项目名称:基于“互联网+” 的智慧农业综合信息服务解决方案,项目编号:HAN2015035)和自然科学软课题项目(项目名称:基于互联网大数据的淮安智慧农业解决方案研究)过程中研究成果,作者结合自身项目经验,在理论层面提出了在互联网与物联网环境下高并应用的解决方案,通过简短论述,在网络架构和服务器两个方面实现解决高并发资源竞争问题.最后给出了两种常用高并发框架的介绍和基本使用方法,鉴于篇幅限制,没有过多阐述技术细节问题.

参考文献:

[1] 杨兴海.基于IOCP的UDP高并发量通讯的研究[J/OL].电子技术与软件工程,2014(12):272.

[2] 蒋文旭.基于Nginx部署环境的Web加速方案设计与实现[D].北京邮电大学,2013.

[3] 李宇,曾志文,汤明.大型高并发高负载网站优化策略探讨[J].希望月报(上半月),2007(11):63.

[4] 陈池梅,戢小龙,秦勃.基于C/S 与B/S 混合模式的通风机远程监控系统的设计与实现[J].计算机与现代化,2012(8):144-147.

总结:该文是关于应用解决方案论文范文,为你的论文写作提供相关论文资料参考。

参考文献:

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