服务器集群技术及其在视频网络中的应用

时间：2023-03-18 14:31:49 计算机毕业论文我要投稿

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服务器集群技术及其在视频网络中的应用

2004年度河南省广播电视优秀科技论文一等奖

〖摘要〗

本文详细阐述了服务器集群的概念、优点、实现模式、组件及组件之间的相互作用关系，集群故障转移发生的条件和实现过程、故障恢复的过程。分析了电视台视频网络通常选择的集群模式，并结合河南电视台都市频道节目制作网的实例，说明了服务器集群的创建过程。

〖关键字〗

服务器集群技术视频网络

一、前言

视频网络的搭建和应用给电视台带来的是技术上的变革、节目制作理念的转变、工作效率的提高。同时，由于网络自身的原因，也给整个节目制作过程带了一些不稳定因素，比如网络瘫痪、带宽堵塞、素材丢失等。可用性成为评定视频网络好坏的重要标准，而服务器的可用性在很大程度上又决定了视频网络的可用性，因为服务器是整个网络的心脏，它担当着素材、数据库和硬件设备的管理工作。

当然，随着许多先进技术的应用，充分保证了服务器的可用性，其中，比较经济、有效的一种技术就是服务器集群技术。

二、服务器集群技术

1 、服务器集群概述

服务器集群是由一组独立的服务器，并像单个系统一样运作，通过将运行着 Windows 2000 Advanced Server 的服务器编组，组成集群服务器，从而对资源和应用程序提供了高可用性、可扩展性和可管理性。

采用服务器集群的目的是，在出现故障或断电的情况下，保证客户对应用程序和资源的访问。如果集群里的某服务器由于故障或维护的缘故，不可用，资源和应用程序将转移到其它可用的集群节点上。

而提起集群，人们容易将双机热备份与集群混为一谈，其实它们有本质上的区别：即能否实现并行处理和服务器失效后的任务平滑接管。双机或多机热备份的原理是一台主机做服务器，其他主机做备份机，服务器失效时，备份机接管。

2 、使用服务器集群的优点

高可用性。集群技术可以用来避免单台服务器的资源或应用程序出现故障。使用集群技术，资源的所有权，如磁盘驱动器和 IP 地址将自动地从有故障的服务器上转移到可用的服务器上。当集群中的系统或应用程序出现故障时，集群软件将在可用的服务器上重启失效的应用程序，或将失效服务器的工作分配到剩余的服务器上，结果是，用户只是觉得服务器暂时停顿了一下。

可扩展性。可以很方便地通过添加更多的服务器，来提高集群的计算能力和网络的可用性。

可管理性。可以使用集群管理器来管理集群，并管理应用程序。可以通过拖放集群对象，在集群里的不同服务器之间移动应用程序，也可以通过同样的方式移动数据。可以通过这种方式来手工平衡服务器的负荷，卸载服务器，从而方便地进行维护。可以从网络的任意地方的客户端和资源处，监视集群的状态。

3 、服务器集群模式

根据使用服务器集群的目的不同，服务器集群有三种主要的集群模式：一种是使用静态负载平衡的高可用性集群模式；另一种是具有最大可用性的“热备份”集群模式；第三种是混合型集群模式。

模式 A ：使用静态负载平衡的高可用性集群模式

在这种模式下，两台服务器都处在联机状态，每台服务器都以虚拟服务器的形式向整个网络提供自己的资源组，而客户端可以检测并访问到这种虚拟服务器。每台服务器容量的选择应该使每台服务器中的资源在最优性能下运行。但是在发生故障转移时，每台服务器又可以暂时承担其他服务器上资源的运行。根据指定的资源和服务器容量配置，所有的客户服务在故障转移时仍保持有效，但性能要受到影响响。

假定某公司内部网络依赖一台运行了两个大型数据库应用程序的服务器。这两个数据库对全天反复连接进来的大量客户来说都是非常关键的。但在高峰连接时间，出现服务器不能满足需求和保持性能的问题。

要缓解这个问题，必须将另一台服务器连接到过载的服务器上，形成集群以平衡负载，如图 1 所示。系统中有两台服务器，每台运行一个数据库应用程序。如果一台服务器出现故障，系统将回到性能降低的初始状态，但这是暂时的。在故障服务器恢复正常后，它运行的应用程序就会执行故障恢复，同时操作恢复正常。

模式 B ：具有最大可用性的“热备份”集群模式

在这种模式下，两台服务器只有一台是处于联机状态，它会支持所有的客户请求和操作。而另一台服务器却空闲着，它只是一个专用的“热备份”。。如果联机服务器出现故障，“热备份”服务器就以接近或等于联机服务器的性能接管全部操作并继续为客户提供服务。

集群

图 2 Web 集群服务器模式

这种模式最适用于单位中的重要应用程序和资源。例如，某公司主要通过网络渠道来销售其产品，就可以采用这种模式为所有专门支持 Web 访问的服务器提供“热备份”，如图 2 所示，例如运行 IIS 的服务器。在这一领域加倍投入硬件所需的费用，可以通过为客户提供高效稳定的访问得到回报。如果一台 Web 服务器出现故障，第二台服务器就会被完全配置以接管该服务器的全部操作。

模式 C ：混合型集群模式

混合型集群模式是上面两种模式的结合，它只针对关键应用进行故障转移，这样可以对这些应用实现可用性的同时让非关键的应用在正常运作时也可以在服务器上运行。当出现故障时，出现故障的服务器上的不太关键的应用就不可用了，但是那些关键应用会转移到另一台可用的服务器上，从而达到性能和容错两方面的平衡。

4 、电视台视频网络集群模式的选择

从以上集群模式的分类可以看出三种集群模式各有自己的特点和用途，理想

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