论文部分内容阅读
[摘要]负载均衡技术是建立在现有的网络结构之上，提供一种有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。为用户提供更好的访问质量，提高服务器响应速度，避免网络关键部位出现单点失效。
[关键词]负载均衡；吞吐量；网络数据
中图分类号：D631 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0124-01
一、负载均衡的工作模式
假设在同一时刻有六个用户发起WEB请求，通常为HTTP请求或者为前端应用发起的web service请求，此时每个请求交给负载均衡设备（例如F5交换机）由负载均衡设备根据负载均衡算法（假设这里采用轮循算法）将此6个请求平均分配给3个web应用服务器，平均每个应用服务器处理2个请求，达到分散处理，假如某一时刻其中一台web服务器宕机，负载均衡设备会根据端口监控发现对应的web服务器端口无法连接，此时如果有新的用户请求则不往宕机的服务器发送。由此可见采用负载均衡以后系统可靠性提高，同时承受的计算能力得到加强，目前大量用于有7*24小时业务需求服务的应用系统，在现有网络结构上，负载均衡提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。负载均衡带来的问题：
1服务器硬件资源增长迅速
由以上网络结构图可知，一个应用每一个关键节点假如采用3台服务器实现业务的集群，那么最普通的应用至少需要6台服务器，还不包括其他的服务器例如FTP，SSO认证服务器，以及应用相关的服务器等，如果算上那么采用集群点越多，服务器数量将会成几何增长，同时购置硬件成本，以及相应的硬件设备安装和部署所需要花费的成本等也随之增加，机房的增长速率也将会因为业务系统大量采用集群所带来的可怕的增长。
2硬件利用率不高
负载均衡技术实际上是以牺牲硬件为代价换取应用的可靠性，目前公安大多数业务系统都是采用基于虚拟机的高级语言开发技术，例如微软.net或者J2EE架构，对于jdk1.5以上版本虚拟机允许的内存最大值为1.5G，且根据实际经验，当java虚拟机所占用内存达到1G以上时极容易造成应用程序崩溃，因此大多数中间件，但是实际上利用率不高。
公安工作要求计算机技术和通信技术走到哪里我们就跟进到哪里，随着计算机技术和通信技术的发展，公安工作的性质决定了它必然随之变化而跟进，对应的业务系统也将会跟进，而公安的业务需求本身就具有很高的可靠性需求，假设目前现有的核心业务系统关键点全部采用3台服务器集群，数据库采用至少2台集群方式，包括各种大型系统采用集群技术，每个业务系统至少有2个关键业务点需要集群，那么服务器保守估计需要（3+3+2）*4=32台，而各种应用系统还有预警，分析独立的服务器，其计算量极大，如果将他们也算入集群那么那么实际数量会更多，而这些服务器数量还不包括后台的其他设备例如数据存数等，未来公安还有金盾工程三期建设。其维护量，机房占用空间以及相应带来的人员维护，空调，耗电成本等也随之增加，相信用不了几年我们必须对机房进行大规模扩建，而扩建机房又牵涉相当复杂的审批流程。
二、虚拟化技术
虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。因此服务器虚拟化的优点主要体现在：
1.基础架构的利用率。通过将基础架构资源池化并打破一个应用一台物理机的藩篱，虚拟化大幅提升了资源利用率。通过减少额外硬件的采购，可以获得大幅成本节约。
2.公安民警工作效率。过去上一台新服务器需要走复杂的流程，而且新的业务系统建设如果需要增加新的硬件设备必须要等待硬件设备到货并且部署好以后才能开始软件服务的安装，而现在新建虚拟机只是几分钟的事。这大大简化了服务器的供应，技术保障民警可以将时间花在更重要的事情上，比如制定更规范的信息化方案，优化信息化策略和业务等。
3.灾难恢复变得更容易了。目前公安机关的信息化系统由于环境所限制，没有容灾备份方案和策略，除了政策的支持以外还有就是容灾备份的实施难度大，通过整合服务器，可以将部分公安支队作为富余的基础设施，可以利用这些设备建设一个灾难恢复站点，而无需购买额外的设备做灾备。使得公安信息化系统的容灾备份变得具备可操作性。
4.业务连续性和应用可用性都提高了。通过虚拟化，可以降低计划停机时间，并且可以从意外宕机快速恢复业务，而且可以将整个虚拟环境迁移到别处。
三、采用虚拟化与集群相结合的架构体系
公安工作本身就是一个高度依赖业务信息化系统的业务部门，其业务的开展大多数离不开各业务系统的运行，因此公安机关对于信息化的要求有着和大型企业一样的高可靠性及高强度的海量计算，负载均衡的优缺点可以说和虚拟化技术的优缺点是互补互利，在承担负载均衡的服务器上使用虚拟化技术，尤其是当决定在业务信息系统大批量采用负载均衡技术以后，这种组合架构方式的优势会越来越明显，也是目前信息化技术比较成熟的建设方案，目前已经被相当多的大中型企业所采用。
四、对公安工作的影响
1对硬件建设的影响
目前公安机关对于硬件设备的采购往往有着很严格的采购流程和审批制度，信息化系统在实施的时候往往也是需要先等待机房空间的申请和审批，硬件设备的到货，机架及硬件设备安装，网络端口的申请等一系列硬件准备和调试工作结束以后才开始软件的安装。尤其是公安机关部分硬件设备所在机房是直接存放到运营商的机房中，对于硬件的扩容牵涉和运营商的协调往往时间长，难度大。采用虚拟化技术会对以上漫长的“硬件”操作不复存在，一旦第一次采用了虚拟化操作，今后硬件设备的采购次数会越来越少，直至新系统建设很少牵涉或不牵涉硬件服务器的采购，不必为漫长的牵涉硬件相关审批周期伤神，从而缩短系统建设周期，加快系统的上线。
2对工作效率的影响
目前，全国公安机关各总队及各支队负责信息化建设和技术保障的人员不多，随着通信技术的发展信息化系统会越來越多，工作量也越来越大，如果还是采用传统的方式进行系统建设，只会无限制的增加我技术支持和保障民警的工作量，随着虚拟化技术及负载均衡的引入可增强技术保障民警的战斗力，从而增强整个公安的核心战斗力。
[关键词]负载均衡；吞吐量；网络数据
中图分类号：D631 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0124-01
一、负载均衡的工作模式
假设在同一时刻有六个用户发起WEB请求，通常为HTTP请求或者为前端应用发起的web service请求，此时每个请求交给负载均衡设备（例如F5交换机）由负载均衡设备根据负载均衡算法（假设这里采用轮循算法）将此6个请求平均分配给3个web应用服务器，平均每个应用服务器处理2个请求，达到分散处理，假如某一时刻其中一台web服务器宕机，负载均衡设备会根据端口监控发现对应的web服务器端口无法连接，此时如果有新的用户请求则不往宕机的服务器发送。由此可见采用负载均衡以后系统可靠性提高，同时承受的计算能力得到加强，目前大量用于有7*24小时业务需求服务的应用系统，在现有网络结构上，负载均衡提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量，加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性。负载均衡带来的问题：
1服务器硬件资源增长迅速
由以上网络结构图可知，一个应用每一个关键节点假如采用3台服务器实现业务的集群，那么最普通的应用至少需要6台服务器，还不包括其他的服务器例如FTP，SSO认证服务器，以及应用相关的服务器等，如果算上那么采用集群点越多，服务器数量将会成几何增长，同时购置硬件成本，以及相应的硬件设备安装和部署所需要花费的成本等也随之增加，机房的增长速率也将会因为业务系统大量采用集群所带来的可怕的增长。
2硬件利用率不高
负载均衡技术实际上是以牺牲硬件为代价换取应用的可靠性，目前公安大多数业务系统都是采用基于虚拟机的高级语言开发技术，例如微软.net或者J2EE架构，对于jdk1.5以上版本虚拟机允许的内存最大值为1.5G，且根据实际经验，当java虚拟机所占用内存达到1G以上时极容易造成应用程序崩溃，因此大多数中间件，但是实际上利用率不高。
公安工作要求计算机技术和通信技术走到哪里我们就跟进到哪里，随着计算机技术和通信技术的发展，公安工作的性质决定了它必然随之变化而跟进，对应的业务系统也将会跟进，而公安的业务需求本身就具有很高的可靠性需求，假设目前现有的核心业务系统关键点全部采用3台服务器集群，数据库采用至少2台集群方式，包括各种大型系统采用集群技术，每个业务系统至少有2个关键业务点需要集群，那么服务器保守估计需要（3+3+2）*4=32台，而各种应用系统还有预警，分析独立的服务器，其计算量极大，如果将他们也算入集群那么那么实际数量会更多，而这些服务器数量还不包括后台的其他设备例如数据存数等，未来公安还有金盾工程三期建设。其维护量，机房占用空间以及相应带来的人员维护，空调，耗电成本等也随之增加，相信用不了几年我们必须对机房进行大规模扩建，而扩建机房又牵涉相当复杂的审批流程。
二、虚拟化技术
虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。因此服务器虚拟化的优点主要体现在：
1.基础架构的利用率。通过将基础架构资源池化并打破一个应用一台物理机的藩篱，虚拟化大幅提升了资源利用率。通过减少额外硬件的采购，可以获得大幅成本节约。
2.公安民警工作效率。过去上一台新服务器需要走复杂的流程，而且新的业务系统建设如果需要增加新的硬件设备必须要等待硬件设备到货并且部署好以后才能开始软件服务的安装，而现在新建虚拟机只是几分钟的事。这大大简化了服务器的供应，技术保障民警可以将时间花在更重要的事情上，比如制定更规范的信息化方案，优化信息化策略和业务等。
3.灾难恢复变得更容易了。目前公安机关的信息化系统由于环境所限制，没有容灾备份方案和策略，除了政策的支持以外还有就是容灾备份的实施难度大，通过整合服务器，可以将部分公安支队作为富余的基础设施，可以利用这些设备建设一个灾难恢复站点，而无需购买额外的设备做灾备。使得公安信息化系统的容灾备份变得具备可操作性。
4.业务连续性和应用可用性都提高了。通过虚拟化，可以降低计划停机时间，并且可以从意外宕机快速恢复业务，而且可以将整个虚拟环境迁移到别处。
三、采用虚拟化与集群相结合的架构体系
公安工作本身就是一个高度依赖业务信息化系统的业务部门，其业务的开展大多数离不开各业务系统的运行，因此公安机关对于信息化的要求有着和大型企业一样的高可靠性及高强度的海量计算，负载均衡的优缺点可以说和虚拟化技术的优缺点是互补互利，在承担负载均衡的服务器上使用虚拟化技术，尤其是当决定在业务信息系统大批量采用负载均衡技术以后，这种组合架构方式的优势会越来越明显，也是目前信息化技术比较成熟的建设方案，目前已经被相当多的大中型企业所采用。
四、对公安工作的影响
1对硬件建设的影响
目前公安机关对于硬件设备的采购往往有着很严格的采购流程和审批制度，信息化系统在实施的时候往往也是需要先等待机房空间的申请和审批，硬件设备的到货，机架及硬件设备安装，网络端口的申请等一系列硬件准备和调试工作结束以后才开始软件的安装。尤其是公安机关部分硬件设备所在机房是直接存放到运营商的机房中，对于硬件的扩容牵涉和运营商的协调往往时间长，难度大。采用虚拟化技术会对以上漫长的“硬件”操作不复存在，一旦第一次采用了虚拟化操作，今后硬件设备的采购次数会越来越少，直至新系统建设很少牵涉或不牵涉硬件服务器的采购，不必为漫长的牵涉硬件相关审批周期伤神，从而缩短系统建设周期，加快系统的上线。
2对工作效率的影响
目前，全国公安机关各总队及各支队负责信息化建设和技术保障的人员不多，随着通信技术的发展信息化系统会越來越多，工作量也越来越大，如果还是采用传统的方式进行系统建设，只会无限制的增加我技术支持和保障民警的工作量，随着虚拟化技术及负载均衡的引入可增强技术保障民警的战斗力，从而增强整个公安的核心战斗力。