群集的網(wǎng)絡(luò)教學資源庫設(shè)計國家級發(fā)表論文網(wǎng)

　　[論文摘要]分析了當前教學資源庫存在的問題，設(shè)計了基于五層體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學資源庫，并對教學資源庫使用WebLogicServer群集技術(shù)實現(xiàn)負載均衡和故障轉(zhuǎn)移的功能。

　　[論文關(guān)鍵字]群集;五層體系結(jié)構(gòu);教學資源庫

　　1.教學資源庫存在的問題

　　教學資源庫指廣義的資源庫概念，它不僅包括教學資源存儲功能，而且包括教學資源管理、教學資源訪問、教學資源評價等功能，即廣義上的教學資源共享和管理系統(tǒng)。目前網(wǎng)絡(luò)教學資源庫多采用傳統(tǒng)的B/S三層體系結(jié)構(gòu)，包括表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層三個部分;其主要事務(wù)是在服務(wù)器端發(fā)生，極少部分事務(wù)在前端實現(xiàn);數(shù)據(jù)多采用集中存儲和集中管理的模式。隨著教學資源的增加以及資源需求服務(wù)的不斷增長，教學資源庫逐漸暴露出以下幾方面的不足：

　　(1)負載不均。目前多數(shù)教學資源管理采用的模式是集中存儲與管理。在教學資源庫中多媒體素材以視頻素材居多，數(shù)據(jù)流量大;校園網(wǎng)中數(shù)據(jù)訪問時間相對集中，容易造成服務(wù)器負載不均，出現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問瓶頸。

　　(2)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合度高。傳統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)中，業(yè)務(wù)層承擔了業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)庫訪問兩大任務(wù)，造成業(yè)務(wù)邏輯與特定的數(shù)據(jù)庫訪問之間的高耦合，導致系統(tǒng)維護吃力，不利于系統(tǒng)業(yè)務(wù)的擴展，無法滿足新的業(yè)務(wù)需求。

　　(3)可靠性不高。教學資源庫中一旦出現(xiàn)服務(wù)器故障，易出現(xiàn)服務(wù)中斷、服務(wù)可靠性不高等問題。

　　2.群集的概念

　　群集(Cluster)是一個邏輯概念，用于對用途相同的服務(wù)器實例進行分組。當其為客戶工作站提供高可靠性的服務(wù)時，對客戶來說是透明的;即對于外界用戶來說，使用某個提供的服務(wù)時，服務(wù)器群集似乎是一個服務(wù)器?？蛻舨⒉恢朗悄呐_服務(wù)器為他提供服務(wù)群集中的應(yīng)用服務(wù)器實例可以運行在同一臺機器，也可以運行在不同的機器上。

　　群集通過在服務(wù)器的多個實例之間分配工作負載，為應(yīng)用程序提供可伸縮性和可靠性。

　　(1)可伸縮性。群集可以在不影響應(yīng)用程序運行和客戶端的情況下，根據(jù)需要動態(tài)添加服務(wù)器實例到集群中，增加應(yīng)用程序容量滿足客戶訪問需求。

　　(2)可靠性。應(yīng)用程序可以部署到集群中的多個服務(wù)器實例，由于服務(wù)器實例的選擇對客戶端透明，因此，即使某個服務(wù)器實例失敗，不影響應(yīng)用程序的繼續(xù)執(zhí)。

　　3.網(wǎng)絡(luò)教學資源庫群集部署方案

　　基于傳統(tǒng)B/S三層架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學資源庫存在負載不均、可擴展性不足、可靠性不高等問題。為解決這些問題，若是采用增加普通服務(wù)器，其處理能力并不能很好地解決問題;若采用高速、高性能服務(wù)器，不但價格高昂，而且不一定能滿足Web服務(wù)的高強度并發(fā)處理要求。群集技術(shù)為解決這些問題提供了一種廉價有效的方案。

　　3.1體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　傳統(tǒng)的B/S三層架構(gòu)，如圖1所示，其數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合度高。可通過對其進一步適當分層解決各層之間的高耦合問題。分層架構(gòu)具有松耦合、伸縮性、重用性和擴展性等優(yōu)點，但分層同時也帶來了性能影響，并增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。因此，網(wǎng)絡(luò)教學資源庫設(shè)計采用了多層體系結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加兩層，共分為五層，即表示層、Web層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)層，如圖2所示。

　　從圖1和圖2的比較可以看出，五層體系結(jié)構(gòu)中增加的web層將應(yīng)用的邏輯處理和表現(xiàn)相分離，使得系統(tǒng)具有邏輯流程清晰、功能代碼復(fù)用性強、分布式部署的特點;而數(shù)據(jù)持久層位于數(shù)據(jù)庫之上，隱藏數(shù)據(jù)讀取和操縱中的所有數(shù)據(jù)訪問代碼細節(jié)，將客戶應(yīng)用程序與底層存儲機制隔離開，完全抽象出開發(fā)應(yīng)用程序時使用的數(shù)據(jù)物理細節(jié)。

　　3.2教學資源庫主要功能模塊

　　網(wǎng)絡(luò)教學資源庫廣義上來講是個資源共享和管理的系統(tǒng)，一般包括5個模塊：資源管理、資源訪問、資源需求、用戶管理和服務(wù)管理，如圖3所示。

　　(1)資源管理功能主要進行資源審核和資源維護工作。包括對上傳資源進行審核入庫;管理員對資源進行添加、刪除和修改。

　　(2)資源訪問功能主要包括用戶對資源的檢索、下載、評價、收藏等功能。

　　(3)資源需求功能主要包括資源需求請求、資源需求回復(fù)、資源交換等功能。

　　(4)用戶管理功能主要包括用戶信息管理、資源上傳、已上傳資源列表、用戶投訴等功能。

　　(5)服務(wù)管理功能主要包括建議反饋、游客訪問、評價管理等功能。

　　3.3群集設(shè)計

　　BEAWebLogic是用于開發(fā)、集成、部署和管理大型分布式Web應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的JAVA應(yīng)用服務(wù)器。WebLogic還擁有出色的集群技術(shù)，既實現(xiàn)了網(wǎng)頁集群也實現(xiàn)了EJB組件的集群，并且不需要任何專門的硬件或者操作系統(tǒng)支持。

　　在WebLogic中域(Domain)是配置了管理服務(wù)器(AdministratorServer)的WebLogicServer實例管理的邏輯單元，在域中可以包含了多個服務(wù)器實例以及服務(wù)器群集引域和服務(wù)群集問的邏輯關(guān)系如圖4所示。一個域中必須配置一臺管理服務(wù)器，并且只能配置一臺;而服務(wù)實例1、服務(wù)實例2、服務(wù)實例3和服務(wù)實例4可以運行于同一臺機器也可以是運行于不同的機器;一個域中可以有多臺物理機器。

　　在教學資源庫中使用WebLogic群集技術(shù)，通過一組相互協(xié)作的服務(wù)實例，在多臺機器間復(fù)制和應(yīng)用表示層和邏輯層的能力，從而實現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的負載分布，消除個別故障點。

　　(1)故障轉(zhuǎn)移的實現(xiàn)

　　簡單的說，故障轉(zhuǎn)移是當應(yīng)用程序組件正在處理某個特定作業(yè)時，某些處理任務(wù)部分由于任何原因而變得不可用已失敗對象的副本將結(jié)束此作業(yè)。由于群集中的所有服務(wù)實例執(zhí)行同一服務(wù)請求，同一服務(wù)在多個服務(wù)實例上同時存放，并且服務(wù)實例問可以復(fù)制狀態(tài)信息。故當某個服務(wù)實例發(fā)生故障，另-N務(wù)實例可以接管，服務(wù)自動切換到正在運行的服務(wù)實例上。群集故障轉(zhuǎn)移的處理對用戶來說是完全透明的，用戶并不知道發(fā)生了故障轉(zhuǎn)移。

　　(2)負載均衡的實現(xiàn)。群集由代理來實現(xiàn)負載均衡。通過代理將請求轉(zhuǎn)發(fā)到不同的管理服務(wù)器上來實現(xiàn)。代理將負載按比例分配到群集中所有的服務(wù)實例，使每個服務(wù)實例能夠充分發(fā)揮其能力。群集對加入其中的服務(wù)實例的性能沒有限制。并且可以在同一臺機器上啟動多個服務(wù)實例，充分利用機器的資源。因此，當教學資源庫客戶端的請求突然大幅增加時，可以通過動態(tài)增加服務(wù)實例來提高性能。

　　4.結(jié)束語

　　基于群集的網(wǎng)絡(luò)教學資源庫采用了多層體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了傳統(tǒng)三層休系結(jié)構(gòu)中存在的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)耦合問題，方便系統(tǒng)進行動態(tài)服務(wù)擴展;使用群集服務(wù)有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)負載均衡和故障轉(zhuǎn)移，并為今后教學資源庫服務(wù)的變化做了更有效的準備。