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1、四川大学 硕士学位论文 基于集群的高可用HTTP服务器 姓名：梁苏彬 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：岳建辉;章文嵩 20040510 Y 6 5 4 0 1 1 基于集群的高可用H T T P 服务器 软件工程领域 研究生梁苏彬指导教师岳建辉 章文篙 计算机网络应用的迅猛发展， 对网络上的服务器提出了 越来越高的 要求。很多服务要求 7 X 2 4小时不间断，如电子商务等，一旦服务中断 将造成灾难性的后果，因此要求服务器有极高的可用性。使用高端硬件 实现高可用性费用太高，扩展性差。使用多台低端机组成集群，依靠软 硬件冗余的方式是经济而易行的方法。 L i n u x作为一个开发
2、源码的优秀操作系统已 经大量应用在服务器 上。本文分析了 L i n u :下一个开放源码的集群软件 K T C P V S ，该软件的 目的是通过内容调度的策略实现 H T T P的负载均衡的集群。在此项目的 基础上本文提出了提供高可用性 H T T P服务的集群软件 H A - H T T P . H A - H T T P 系统中多个H T T P 服务器同时运行，一个服务器节点失效对客户端 几乎不造成影响，只有当所有节点同时失效才会造成整个服务的停止， 几何级数的提高了服务的可用性。 K T C P V S为了避免内核态和用户态的上下文切换，采取了在 L i n u x 中插入内核模块
3、的方式。本文简单介绍了L i n u x 内核编程的基础知识， 分析了与H A - H T T P 相关的L i n u x 网络实现的源代码。 H A - H T 丁 P是一个运行在集群系统前端机上的 软件， 起类似数据交换 作用。H A - H T T P在交换 H T T P报文时遇到的一个最大的困难是处理保持 状态的 H T T P会话。本文分析了 H T T P状态管理机制，详细解剖了 c o o k i e方式下状态会话的具体实现，给出能够在服务器和客户端之间 透明的管理会话的方案，并给出 软件实现的详细设计。 最后本文还介绍了评测服务器可用性的指标和评测方法，并对实施 H A -
4、 H T T P 的集群的可用性给出定量的评测。 关键词:高可用性集群L i n u x H T T P 会话 C o o k i e H i g h t A v a i l a b l e C l u s t e r F o r H T T P S e r v i c e G u a d u a t e S t u d e n t : L i a n g S u b i n A d v i s o r P r o f . :Y u e J i a n h u i Z h a n g W e n s o n g T o d a y , c o m p u t e r n e t w o r k
5、 i s u n d e r a r a p i d d e v e l o p m e n t ; a n d s e r v e r s i n t h e n e t w o r k a r e r e q u i r e d t o p r o v i d e m u c h h i g h e r a v a i l a b l e s e r v i n g . M a n y s e r v i n g s s u c h e - c o m m e r c e r e q u i r e 7 x 2 4 c o n t i n u o u s l y b e a v a i l
6、 a b l e , o t h e r w i s e t h e s e r v i n g b r o k e n d o w n w i l l m e a n a d i s a s t e r . U s i n g H i g h L e v e l m e c h i n e t o m e e t t h e h i g h a v a i l a b i l i t y w i l l b r i n g a h i g h c o s t a n d b e d i f f i c u l t t o e x t e n d t h e s e r v e r . M a
7、 n a g e r s e v e r a l l o w l e v e l c o m p u t e r s a s a c l u s t e r a n d p r o v i d e r e d u n d a n c e o f h a r d w a r e a n d s o f t w a r e t o a v o i d s e r v e r f a i l u r e i s a e a s i e r a n d m o r e c h e a p e r w a y . B e i n g a e x c e l l e n t o p e n S o u r
8、 c e o p e r a t i n g s y s t e m , L i n u x h a v e b e e n a p p l i e d t o s e r v e r s . T h e a r t i c l e a n a l y z e s a o p e n s o u r c e c l u t e r s o f t w a r e K T C P V S . T h e s o f t w a r e i s a i m p l e m e n t a t i o n o f a H T T P l o a d b a l a n c e c l u s t e
9、 r , w h i c h b a s e o n c o n t e n t . B a s e o n K T C P V S p r o j e c t , t h e a r t i c l e g i v e a d e s i g n o f H A - H T T P , a c l u s t e r s o f t w a r e f o r h i g h a v a i l a b l i t y . I n t h e H A - H T T P s y s t e m , m u l t i p l e s e r v e r s r u n s i m u l t
10、 a n e o u s l y , o n e s e r v e r n o d e f a i l u r e a l m o s t d o e s n o t i m p a c t t h e c l i e n t , o n l y i f a l l s e r v e r f a i l t h e s e r v i n g w i l l s t o p . D e f i n i t e l y H A - H T T P r i s e t h e s e r v e r a v a i l a b l i t y T 0 K T C P V S a v o i l
11、 d runs as c o n t e n t s w i t c h b e t w e e n k e r n e l a k e r n e l m o d u l e o f L i n u x . T h i s a n d a p p l i c a t i o n , a r t i c l e t h e b a s i c k n o w l e d g e o f L i n u x k e r n e l m o d u l e p r o g r a m i n g , t h e L i n u x n e t w o r k i m p l e m e n t a
12、 t i o n r e l a t i n g t o H A - H T T P . i n t r o d u c e s a n a l i z e s H A - H T T P i s a s o f t w a r e r u n n i n g i n t h e f r o n t n o d o f a c l u s t e r , d o i n g d a t a s w i t c h . A i s s u e f o r H A - H T T P t o s w i t c h H T T P m e s s a g e s i s t o p r o c e
13、 s s t h e H T T P s e s s i o n . T h e a r t i c l e a n a l y z e s H T T P s t a t u s m a n a g e m e n t m e c h a n i s m , g i v e s d e t a i l s o f u s i n g c o o k i e t o k e e p s e s s i o n s t a t u s , g i v e s a s o l u t i o n o f h o w t o s w i t c h d a t a w i t h s t a t u
14、 s m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n , a n d g i v e s d e t a i l d e s i g n f o r t h e s o f t w a r e . A t l a s t , t h e a r t i c l e o f s e r v e r a v a i l a b l i t y , c l u s t e r s y s t e m . i n t r o d u c e s m e a s u r e a n d t e s t i n g a n d g i v e a e v a l u a
15、 t a t i o n f o r m e t h o d H A - H T T P K e y w o r d s : H i g h a v a i l a b l e ( H A ) C o o k i e c l u s t e r , L i n u x , H T T P s e s s i o n 四川大学工程硕士学位论文 基于集群的高可用H T T P 服务器 背景 1 . 1现状 当今计算机技术己进入以网络为中心的计算时期。由于客户I 服务器模型 的简单性、易管理性和易维护性，客户朋 及 务器计算模式在网上被大量采用。 在九十年代中期，万维网 ( Wo r ld Wid
16、e We b )的出现以 其简单操作方式将图 文并茂的网上信息带给普通大众， We b 也正在从一种内 容发送机制成为一种 服务平台，大量的服务和应用 ( 如新闻 服务、网上银行、电 子商务等) 都是围 绕着We b 进行。这促进I n t e r n e t 用户剧烈增长和! n t e r n e t 流量爆炸式地增长。 大部分网站都需要提供每天2 4 小时、每星期7 天的服务，对电子商务等网 站尤为突出，任何服务中断和关键性的数据丢失都会造成直接的商业损失.例 如， 根据D e l l 的新闻发布，D e ll现在每天在网 站上的交易收入为一千四 百万美 元，一个小时的服务中断都会造成平均五十八万美元的损失。所以，这对网络 服务的可靠性提出了越来越高的要求。 1 . 2解决方案 有一种常见的方法可以 大幅提高服务器的安全性，这就是集群。 集群系统 的特点是它在软硬件上都有冗余。系统的高可用性可以通过检测节点或服务进 程故障和正确地重置系统来实现， 使得系统收到的请求能被存活的结
