计算机集群在卷烟经营业务中的应用

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摘 要： 本文介绍了计算机集群在烟草商业企业卷烟经营业务中的应用，讨论了计算机集群系统的组成架构以及负载均衡技术的实现方法，笔者认为计算机集群负载均衡技术能够适应烟草行业卷烟经营业务的快速发展，保障卷烟经营业务的稳固持续运行，降低由于软硬件故障和数据量的快速增长造成的卷烟经营业务中断所造成的风险，在烟草行业有着广泛的应用前景。

关键词： 计算机集群； 负载均衡； 卷烟经营

中图分类号： TP388 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）08-0106-02

集群和负载均衡的概念：

所谓集群是指一组独立的计算机系统构成的一个松耦合的多处理器系统，它们之间通过网络实现进程间的通信。应用程序可以通过网络共享内存进行消息传送，实现分布式计算机。

网络的负载均衡是一种动态均衡技术，通过一些工具实时地分析数据包，掌握网络中的数据流量状况，把任务合理均衡地分配出去。这种技术基于现有网络结构，提供了一种扩展服务器带宽和增加服务器吞吐量的廉价有效的方法，加强了网络数据处理能力，提高了网络的灵活性和可用性。

特点：

（1）高可靠性（HA）。利用集群管理软件，当主服务器故障时，备份服务器能够自动接管主服务器的工作，并及时切换过去，以实现对用户的不间断服务。

（2）高性能计算（HP）。即充分利用集群中的每一台计算机的资源，实现复杂运算的并行处理，通常用于科学计算领域，比如基因分析、化学分析等。

（3）负载平衡。即把负载压力根据某种算法合理分配到集群中的每一台计算机上，以减轻主服务器的压力，降低对主服务器的硬件和软件要求。

集群的基本单位是单独的计算机，称为节点 （node）。其可增长的特性，称为延展性（Scale），也就是向集群中加入计算机。集群没有严格的定义，可以说就是许多利用高速联接的，具有高速运算能力的，具有单一用户界面的计算机组合。这并不是集群的定义，而是表面现象的描述，集群中的节点需要硬件尽可能的一致，不一致的硬件集群称为异构集群，虽然这并不能改变集群的特性，但是异构导致集群会花费额外的时间来处理由于异构带来的延迟。

计算机集群技术现今已经初步实现了以下功能：网络服务器数据并行处理；网络负载均衡；网络数据的集中存储；多台服务器之间通过高速网络互相侦测系统状态，出现故障能够无缝切换。

1 计算机集群技术在卷烟经营业务中的应用

2005年初，国家烟草专卖局颁布了《数字烟草发展纲要》，明确提出了打造数字烟草的建设目标和任务，确定了电子商务、电子政务、管理决策和数据中心的行业信息化整体架构，为信息化科学有序发展规划出了清晰的蓝图。国家局明确要求：要认真落实《数字烟草发展纲要》，加快推进信息化建设步伐，建立统一标准、统一平台、统一数据库、统一网络的行业数据中心。得益于信息技术的发展，国家烟草专卖局生产经营决策管理系统部署上线以来，烟草行业卷烟营销业务进入了前所未有的高速发展时期，进销存数据面临集中、整合的趋势和压力。

卷烟进销存数据现今都在地市级烟草公司储存，按照国家局的发展纲要，下一步将逐步调整为地市级公司到省公司的区域集中，再到国家局大集中，努力实现数出一门，集中程度也将越来越高，建设基于集群技术、并行数据库的高性能、海量存储的数据中心是行业信息化发展的必然选择，而保证数据中心的持续稳定和高速运行是践行卷烟上水平，实现卷烟经营业务稳固持续运行的强力保障，是服务消费者的技术基础。

集群技术在卷烟营销业务中有如下的优势：

1.1服务质量高，可靠性强，计算机集群可对外提供7X24小时不间断的访问服务，自动恢复故障，从外部访问没有故障表现，保证了业务系统实现准确、实时访问和提供服务的要求。当集群中的主服务器节点发生故障时，次节点马上接替，主次节点互相镜像，内容是完全一样，对于用户来说感觉不到主次节点服务器发生了变化，所以集群系统提供的服务永远不会中断。

1.2计算机集群系统的负载均衡功能可以对外提供高速、有效的数据服务。随着卷烟营销业务的飞速发展和高度集中，数据访问量非常大，硬件系统负载将越来越严重，这对系统的处理能力提出了更高的要求，必须要做到在已建成的系统上进行硬件的扩容和升级、更新换代、软件更替。系统的建设初期考虑首先使用两个到四个节点进行并行数据处理，随着业务发展，可以在不关停系统的情况下，随时增加节点数量，即时提高系统的处理能力，对外，给用户感觉始终是访问一台计算机。

2 集群系统的架构

由于卷烟经营业务进销存三方数据量非常庞大，我们拟采用性能强大的高可用计算机集群挂载光纤磁盘阵列的方式部署系统，硬件宜采用高速度、高冗余、高可靠性设备，通常采用多个服务器共享一台光纤通道磁盘阵列柜。数据库和应用交互系统都存储在共享的磁盘阵列柜中，每台服务器安装多个光纤网络适配器，分别连接到多个光纤交换机上，每个交换机分别链接到光纤通道磁盘阵列柜的控制器上。这样部署的光纤通道磁盘阵列柜，只要有一个控制器能够正常工作，整个阵列柜就能正常工作。

因卷烟营销业务系统必需要每天24小时不间断运行，为提高运行效率，依照数据库系统的管理维护、高可用性的严格要求，系统必须使用两个服务器节点以上的互为备份的服务器专门来部署数据库，我们称之为数据库服务器。应用中可使用的支持集群的数据库产品如：IBM的DB2数据库，甲骨文数据库等。之后，随着业务量及数据的发展，相应的增加数据库服务器的节点便能提高数据库性能和稳定性。设置一台客户机作为管理控制台，在管理控制台上安装数据库管理系统，集群管理控制系统等，实现计算机集群的统一管理。

随着网络设备的不断更新和通讯技术的高速发展，网络传输速度飞速增长，部署千兆速率的网络可以大大减少服务器节点之间相互通信的网络延时，这样网络部署到哪里，哪里就可以增加服务器节点。这种部署方式为构建异地容灾中心，提供了有利条件，通过在容灾中心配备互备的主机、光交换机和存储，在中心机房和容灾中心之间可以用远程数据复制工具实现数据的镜像灾备，一旦中心机房出现问题，如地震、火灾等不可预知的灾难时，灾备中心可以迅速的接管中心机房的所有数据及系统运行。

3 负载均衡的实现

负载均衡（Load Balancing），负载均衡建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价有效透明的方法来扩展网络设备和服务器的带宽，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。

负载均衡有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。

负载均衡是由多台服务器以对称的方式组成一个服务器集合，每台服务器都具有等价的地位，都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助。通过某种负载分担技术，将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上，而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求，均衡负载能够平均的分配客户请求到服务器列阵上，借此快速的获取重要数据，解决大量并发服务访问问题，这种群集技术可以用最少的投资获得接近于大型主机的性能。

网络负载均衡可以让客户端用一个逻辑Internet名称和虚拟IP地址（又称群集IP地址）访问群集，同时保留每台计算机各自的名称。例如，我们在两台安装Windows Server 2003的普通计算机上，简单实现网络负载均衡的实现及应用，这两台计算机中，一台计算机名称为A，IP地址为192.168.0.7；另一台名为B，IP地址为192.168.0.8，规划网络负载均衡专用虚拟IP地址为192.168.0.9。当正式应用时，客户机只需要使用IP地址192.168.0.9来访问服务器，网络服务均衡会根据每台服务器的负载情况自动选择192.168.0.7或者192.168.0.8对外提供服务。

4 集群技术在卷烟经营业务中的发展趋势

计算机集群技术随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展，将会在可用性、可靠性和冗余能力等方面逐渐提高。它将可以实现依靠集群文件系统实现对系统中的所有文件，设备和资源的全局访问，并能生成一个完整的备份镜像，实现任何系统应用程序都可以访问集群内的任何文件，实现对卷烟经营业务高效、快捷、准确的技术支持，伴随着集群技术功能延伸，卷烟经营业务将变得更加简洁、快速和稳定，使得卷烟经营业务持续健康的发展，为数字烟草的发展奠立强有力的基础。

参考文献：

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