可用性是指系统不间断提供及时、正确、安全服务的能力。高可用性要求智慧校园平台及其部署架构具备弹性计算的能力。当计算、存储、网络等资源不足时,在不改变系统原有架构的前提下增加资源,能够根据策略自动分配上述资源。如在线考试、在线选课、上课时人脸识别考勤等,在特定时段若这些应用需要更多资源,可以手工或自动调整其对计算资源开销的潮汐需求,从而帮助学校节省资源,并保障投资成果,节省后续投入。
高可用、弹性计算分为三个层次。
(1)部件可靠性。指服务器、存储的磁盘冗余,一个磁盘出现故障不丢失数据,RAID 1、RAID 5、RAID 6;服务器、存储、核心交换机冷却风扇及电源冗余,一个出现故障不影响系统正常运行。
(2)主机可靠性。多台物理服务器或多个虚拟机,以冷备份、热备份等方式运行同样的服务,一台主机出现故障后,系统切换到备份主机继续运行。冷备份指出现故障后,人工或自动启用备份主机虚拟化平台(自动启动需要几分钟),期间服务中断;热备份指主机、从机同步运行,出现故障“秒切”,用户几乎不察觉服务中断。
(3)应用层面实现可靠性及弹性计算。靠一个管理平台(如Kubernetes)来管理并根据事先定义的策略任意调度计算数据中心的全部资源。一个大型系统由各种服务组成,每种服务都支持集群计算,每种服务的集群可以部署在任意虚拟机、物理机、容器之中,可以跨越设备、网络,实现异构环境下资源的集中管理、弹性计算,应用系统可靠性不再依赖于底层主机和物理部件的可靠性。基于容器、完全自动智能管理计算资源可称为“云原生架构”,目前代表:Kubernetes(Google开源项目)+Docker。
实现数据库的高性能、高可用性有以下四种技术手段。(www.daowen.com)
(1)合理设计应用软件的数据结构。合理设计数据结构是保障数据性能最基础、最重要的措施。数据结构设计合理与否,系统性能差异可能达到数百倍乃至数千倍。整合集成的智慧校园平台是一个巨型系统,需要许多年的不断优化和完善,其成熟度往往体现于此。
(2)采用性能更高的数据库服务器软件。如采用Oracle,但费用太高,与开源方案相比性能提升影响甚微。
(3)数据库服务器读写分离。将写频繁的操作放到另外一台服务器,从而提高读和写的性能,提高响应速度和并发能力,可使数据库的性能倍增。
(4)数据库服务器负载均衡和集群。可使数据库服务器随着计算资源的不断增加而无限提升性能,允许系统随着用户数量的增加,逐渐平滑地增加计算资源投入,从而保障系统响应速度始终可控。
技术手段“(1)+(3)+(4)”是职业院校数据库高性能、高可用性技术路线的合理选择。智慧校园平台需要多年持续优化才能逐渐成熟,小型软件厂商往往在“(1)”方面积累不够,甚至没有“(3)”和“(4)”方面的能力,选择规模较大、有实力的行业软件厂商持续研发许多年的成熟、通用产品很重要。
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