探讨Linux集群技术在校园网中的应用

时间：2023-03-31 22:51:27 计算机网络毕业论文我要投稿

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探讨Linux集群技术在校园网中的应用

　　下面是小编准备的关于Linux集群技术在校园网中的应用的论文，欢迎大家借鉴哦!

探讨Linux集群技术在校园网中的应用

　　摘要： 新一代数字化网络教学平台建设的主要目的是有效利用校园网网络资源和互联网资源建设自己丰富的网络应用，以达到为学校数字化教学提供一个良好的基础支撑平台。主要以开源操作系统linux及与其配套的服务器集群技术为研究对象，分析数字化教学应用在校园网络教学中遇见的困难，探索相对应的解决方案，确保网络教学平台运行过程中的稳定和高品质服务。

　　关键词： 网络教学平台;服务器;集群;Linux

　　引言:随着数字化技术、网络技术应用的不断深入，网络平台作为一种新的教学工具，逐步引入到高校日常工作中，同时它的作用越来越显得举足轻重;这种技术的特点对教学工作所带来的便捷和重要性也很快在高校的教育教学过程中凸显出来;同时各种形式的网络应用在高校科研及管理方面也担当起举足轻重的角色。

　　如何构建一个面向教学的网络化数字教学平台，并且确保系统在运行过程中能提供稳定和高品质服务?如何面对海量用户并发请求而导致网络中各个核心业务量的上升而导致的服务器崩溃?如何处理访问量和数据流量的增长，相应的处理能力和计算强度也迅速增大，从而引起核心网络设备过载，网络瓶颈和网络拥塞等问题?

　　经过文献的阅读、理论在实际工作中的实践经验，我们发现linux与基于linux集群技术在网络教学环境中的实际应用，成为解决网络教学“供求关系”的重要手段。

　　1 网络教学平台

　　网络化数字教学平台作为高校理论与实践教学互补的第二课堂，同时它也是师生实施教学活动的数字化虚拟环境;这个虚拟化环境带来了新的交流方式和授课方式，并在一定程度上弥补了传统课堂教学过程中的弊端;任课老师在这个平台上可以方便地设计课程、准备课程，制作教学课件和指导、辅导学生学习，检查学生的学习情况并及时对学生的学习进行科学的、非量化的评价;学生在平台上能方便地获得各种所需的学习资源以及网络上沉积的各种课程学习相关资料，并与授课教师进行实时或非实时双向交互。

　　2 基于linux系统平台的服务

　　2.1 linux的优势

　　作为现今世界上流行的开源自由软件，Linux是具体项目实施中值得考虑的方案之一，它不但具有Unix操作系统的优点，同时也有Unix不具备的特性。正想我们大家所知道的那样，使用自由软件的要求是在遵守相应的发布协议的前提下，我们不但可以免费获取程序和其源代码公开的软件，而且还能针对具体的需要在系统源码中进行修改。Linux操作系统凝聚了全世界计算机业界精英的智慧;不论从它的稳定性，还是它可靠性和安全性与其他竞争产品相比，都有无可厚非的优势。正是这个原因，很多大型网站的服务器大多采用linux、unix作为服务器的操作系统。

　　2.2 基本服务

　　以Linux内核为核心的众多系统平台产品为我们提供了很多最基本的应用平台，它们包括：DHCP动态主机配置协议、DNS域名服务、基于SMB协议的SAMBA服务、Apache、Sendmail、FTP服务等。这些服务所针对的对象也是网络数字化教学平台中必不可少的支撑技术，用来支撑多样化的教学应用。

　　3 集群技术的应用

　　网络平台具有对应用实时性、稳定性以及数据的一致性、完整性的要求。它集多种服务于一体的特点，由此就会导致平台的访问量对线路数据传输的要求与指数成正比例关系;网络资源很多是多媒体素材，包括音频、视频、动画等，这就会产生极大的网络流量负载以及额外的处理负载。面对这些应用中碰见的实际问题，必然会导致使用者对网络应用的不满。针对单台服务器的处理能力及网络吞吐量的瓶颈，一种方案就是升级软硬件系统。另外一种方案就是添置新的服务器。系统升级带来最严重的问题就是应用在某个时间段处于离线状态，同时也有数据丢失的风险;这种方案需要付出额外的资金投入购置服务器和网络接入设备。

　　由于高校学生、教职员及相关教学管理人员较多，高校服务器访问量大，而且数据处理量也较大，某些应用在访问时间上较为密集，如网站主页、网上选课、精品课程、课程答疑、电子课件、资源下载等。为保证访问的流畅性，必须用多台Linux服务器系统共同组成一个服务器集群，来分担访问流量，对外还要表现得如同一台服务器系统一样，因此必须使用多台Linux服务器系统的每一台都能单独运行，并提供完全一致的服务，避免不同的服务器提供的服务不一致。

　　为了实现上述要求，就需要使用诸如服务器之间的集群、同步镜像、网络存储系统NAS或SAN、数据库的同步复制等技术。

　　集群(cluster)是一组MPP的集合。集群中的处理器通常被称为节点，它具有自己的CPU、内存、操作系统、I/O子系统，并且能与其他节点进行通信。现在Linux集群在很多领域都非常流行。目前有很多高校及单位都用常见的工作站运行Linux和其他开放源码软件来充当集群中的节点。

　　事实上，基于linux系统的集群技术在解决网络应用实践中遇到的问题的作用时非常明显的。在理论上，目前所使用的网络服务器集群技术还有很大的挖掘之处，比如任务调度的粒度是基于TCP连接的，如何更细化就值得深入研究。目前，在并行计算领域，人们使用PVM和MPI，允许运行在不同计算机上的多个进程进行协同，在进程之内可以进行任务调度，粒度被切割到更细致的计算单元，如果能将这些概念应用于集群系统，必然能更好地处理大量负载任务，缩减处理时间。

　　此外，一旦任务调度设备将任务分配给一个服务器，那么该任务就一定在这个服务器上运行，直到完成。人们有时需要将一个任务从一个服务器透明地迁移到另一个服务器上正常执行，目前，在Linux上的Mosix能达到这个目标。

　　实际上，PVM、MPI、Mosix等技术，都是构建用于计算目的Linux集群计算机的有效工具。用于计算的Linux集群计算机是由多台Linux节点构成的超级计算机，主要用来处理计算任务，他们处理的任务通常要比用于网络服务的集群计算机更为复杂，节点之间的I/O非常频繁，造成了相当多的额外负荷(例如一个进程从一个节点迁移到另一个节点上的网络负荷)[9]。因此，对于处理校园网网络服务来讲，由于服务类型简单，目前的这种集群方式还是比较实用的。

　　根据实际工作经验，使用集群技术，不但有效缓解单机及网络瓶颈问题，而且很好地改善了用户使用的感受;集群技术除了能够较快的将数据快速传输外，还能确保某个单节点出现问题，不至于使得应用系统彻底停止服务。

　　4 结束语

　　早期集群技术主要应用于科研领域，特别是并行计算技术应用最为广泛的领域，但是对于教育领域来说，集群技术在很长的一段时间内没有很大的应用空间，即便在网络教育发展的如火如荼的今天，集群的教育应用也相当有限。然而软件在进化，在网络化的软件商业模式下，每个网民都在接触Linux，IT从业者应该更多接触Linux平台的知识。云计算、上网本、智能手机、网络游戏、SNS等，这些应用都反映了这种软件的网络化趋势。当软件变得越来越以网络为中心，硬件设备也越来越便宜的时候，Linux操作系统将迎来新的发展机遇。随着数字化和信息化的进程的不断深入，高校数字化建设的发展对网络的依赖性越来越高，linux集群技术也将会显示其不凡的威力。

　　参考文献：

　　[1]康小军、邵虹、刘吉涛，负载均衡技术解决教学瓶颈[DB/OL].

　　[2]郄晓烨，软件的网络化及Linux的未来趋势[J].Comments，2009.

　　[3]齐志存，如何教好Linux操作系统[J].石家庄联合技术职业学院学术研究，2006，12(1)：4.

　　[4]沈平、潘志安、袁瑛，一种Linux平台下校园网服务器集群实现方案[J].湖北职业技术学院学报，2009(1)：12.

　　[5]曹占涛、曾小波、王渊，Linux服务器配置与管理[M].北京：电子工业出版社，2009：8.

　　[6]彭土有、李耀麟、张宗福、梁嘉亮，开源Linux集群技术研究[J].广东科技，2008(6)：14.

　　[7]李波、杨红，Red Hat Enterprise Linux服务器配置与应用实战指南[M].北京：人民邮电出版社，2007：25.

　　[8]周又红，基于Linux集群构建网络服务器的方案分析[J].韶关学院学报，2005(12)：16.

　　[9]杨鹏，Linux服务器架设[M].北京：清华大学出版社，2008：48.

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