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Linux网络服务课程设计指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

《LINUX LINUX系统》课程设计指导书

计算机与信息科学系
陈显龙

-12-24

一．目的
本课程是计算机应用（网络）所开设的一门重要实践课程，主要要求学生掌握LINUX系统原理和技术在实践中的应用。本课程设计的目的是使学生在理论学习的基础上，发挥自已的主观能动性，来解决一些实际数据和服务的安全应用问题。在此基础上，真正理解和掌握LINUX的应用，达到课程的教学目的。
二．题目
时间：十八周
地点：T603 、604
每位任选下列项目中任选二题，查阅相关文献、了解相关的系统，要求完成规定的各项任务。
1) Nginx+PHP+MySQL双机互备、全自动切换方案
2) 搭建可承受3万以上并发连接数的LNMP服务
3) Linux服务器系统监控框架与MSN、E-mail、手机短信报警的实现
4) 使用Linux的rsync命令实现：多服务器镜像同步
5) 基于 inotify + rsync 的大量文件的多服务器自动同步
6) Ubuntu下使用LINUXproxy+heartbeat搭建WEB负载均衡
7) SUSE Linux基于HeartBeat、Mon、Rsync搭建企业服务器的双机配置过程
三．任务完成形式
1． 完整的软件系统

最终必须向指导老师提交完整的电子版的配置过程截图、运行效果截图（均需要加上自已的IP地址），配置文件、以及使用说明文件等。
课程设计报告(详细要求请参考附录二)
课程设计报告总体上主要包括以下几个部分：
1）封面
2）目录
3）课程设计报告正文
4）软件安装、使用或者配置说明
5）参考文献
四．总体要求
根据所给的实验指导书的要求，从中选择项目，应用所学的知识，完成题目所规定的各项要求。总体要求如下：
1． 课程设计报告正文字数不少于5000汉字，概念清楚、叙述正确、内容完整、书写规范。
2． 课程设计中必须按指导书要求，综合应用所学的LINUX系统解决实际问题，有必要的理论分析，设计要有合理的依据。独立完成课程设计，不得抄袭她人。
3． 功能正确、有一定实用性，鼓励创新。

五．工作阶段与考核方法
大致上可分成五个阶段：
1．资料查阅准备阶段（15%）
2．分析设计阶段（35%）
3．设计调试阶段（40%）
4．课程设计报告书写阶段（10%）
5．验收阶段
考核方法：
只有程序验收经过后，才能按以下方法核定本次课程设计的总成绩，因未能独立完成设计（特别是抄袭）或概念不清的同学，总成绩将核定为不及格。总成绩由以下几个部分决定：
1． 考勤、纪律、实验室卫生
2． 工作量（查阅资料工作量、功能多少、难度、经历的曲折）
3． 关键技术
4． 实用性、创新
5． 课程设计报告（叙述、书写规范、字数）
6． 动手能力、分析问题解决问题能力
7． 答辩的情况（答辩时会问关于系统实现和本作品相关的理论知识的问题）
8． 互助协作方面的贡献及能力
六．任务具体要求
1、Nginx+PHP+MySQL双机互备、全自动切换方案
在实际企业应用中，某台“Nginx+PHP+MySQL”接口数据服务器，扮演的角色十分重要，如果服务器硬件或Nginx、MySQL发生故障，而短时间内无法恢复，后果将非常严重。为了避免单点故障，设计此套方案，实现了双机互备、全自动切换，故障转移。
自动切换流程
(1)、主机默认绑定内、外网虚拟IP，当主机的MySQL、Nginx无法访问或服务器宕机，主机上的failover.sh守护进程会自动摘除自己绑定的内、外网虚拟IP（如果主机上的failover.sh死掉，无法摘除自己绑定的虚拟IP也没关系），备机上的failover.sh守护进程会自动接管备机原来绑定的内、外网虚拟IP，并发送ARPing包给内、外网网关更新MAC，强行接管。
(2)、备机绑定虚拟IP后，会发送ARPing包给内、外网网关，通知网关更新虚拟IP的MAC地址为备机的MAC地址，从而保证了切换后能够经过虚拟IP及时访问到备机。
(3)、如果主机的MySQL、Nginx启动起来，全部恢复正常访问，主机上的failover.sh守护进程会检测主机上的MySQL数据是否已经完全从备机上同步过来。如果同步延迟时间为0，主机会自动接管内、外网虚拟IP，并发送ARPing包给内、外网网关，而备机也会自动摘除内、外网虚拟IP。
(4)、整个切换流程均由failover.sh自动完成，无需人工处理。

2）搭建可承受3万以上并发连接数的LNMP服务
在高并发连接的情况下， Nginx同时能够作为7层负载均衡服务器来使用。Nginx 0.7.51 + PHP 5.2.8 (FastCGI) 能够承受3万以上的并发连接数， 4GB内存的服务器+Apache（prefork模式）一般只能处理3000个并发连接，因为它们将占用3GB以上的内存，还得为系统预留1GB的内存。在3万并发连接下，访问Nginx 0.7.51 + PHP 5.2.8 (FastCGI) 服务器的PHP程序，依然速度飞快。使得国内使用 Nginx 作为 Web 服务器的网站也越来越多，其中包括新浪博客、新浪播客、网易新闻等门户网站频道，六间房、等视频分享网站，Discuz!官方论坛、水木社区等知名论坛，豆瓣、YUPOO相册、海内SNS、迅雷在线等新兴Web 2.0网站。请实现这个方案和目标。
3）Linux服务器系统监控框架与MSN、E-mail、手机短信报警的实现
一、系统监控接口程序（interface.php）具有的报警方式
　　１、MSN实时报警
　　监控程序每次检测到故障存在、或者故障恢复，都会发送短消息到管理员的MSN。
２、手机短信报警
①、工作日早上10点之前，晚上6点之后，以及周六、周日，监控程序检测到故障，会调用手机短信接口，发送短信给管理员的手机。
②、如果监控程序多次检测到同一台服务器的同一类故障，只会在第一次检测到故障时发送一条“故障报警”短信。服务器故障恢复后，监控程序会再发送一条“故障恢复”短信。
注：如果没有手机短信网关接口，能够试试中国移动通信的邮箱，具有免费的邮件到达手机短信通知功能，能够将收到的邮件标题以短信的形式发送到手机上。
３、电子邮件报警
①、如果监控程序多次检测到同一台服务器的同一类故障，只会在第一次检测到故障时发送一封“故障报警”邮件。服务器故障恢复后，监控程序会再发送一封“故障恢复”邮件。
4）使用Linux的rsync实现：多服务器镜像同步
实现功能：当用户在本地客户端某目录内建立、修改、删除目录或文件、修改目录或文件的属性，只要执行相同的shell脚本，rsync就会自动找出有改动或删除的数据，将其传送到服务器上，使服务器端某目录内的数据跟本地客户端某目录内的数据保持一致。
5）基于 inotify + rsync 的大量文件的多服务器自动同步
使用 Linux 2.6 内核的 inotify 监控 Linux 文件系统事件，被监听目录下如果有文件发生修改，sersync 将经过内核自动捕获到事件，并将该文件利用 rsync 同步到多台远程服务器。sersync 仅仅同步发生增、删、改事件的单个文件或目录，不像rsync镜像同步那样需要比对双方服务器整个目录下数千万的文件，而且支持多线程同步，因此效率非常高。无论编辑经过 Web 还是 FTP 上传图片、视频、附件，还是系统工程师直接去CMS发布服务器上增加、修改、删除文件，干完这些事情后不用做任何处理，sersync 会自动将发生增、删、改事件的文件同步到远程服务器。
6）Ubuntu下使用LINUXproxy+heartbeat搭建WEB负载均衡
使用ubuntu+LINUXproxy+heartbeat搭建大规模WEB集群环境，实现负载均衡。LINUXproxy提供LINUX、负载均衡 以及基于TCP和HTTP应用的代理， Heartbeat 用于实现故障转移，当一台机器DOWN后自动切换到备用机器
7）Suse linux基于HeartBeat、Mon、Rsync搭建企业服务器的LINUX系统
Suse企业版里提供的LINUX软件是一款专业的高可用集群软件产品，它不但仅是一款双机热备软件，它还为您提供Linux平台上完整的LINUX解决方案。当集群中的某个节点由于软件或硬件原因发生故障时，集群系统能够把资源切换到其它健康的节点上，使整个系统能连续不间断的对外提供服务，从而为机构24x365的关键业务提供了可靠的保障，达到了系统99.999%的LINUX和可靠性。SuSE Enterprise Linux 10.0是内置Linux 2.6.16内核的企业级服务器，较之SuSE Enterprise Linux 9.0，它在性能、可扩展性、易管理性和安全等方面都予以加强，并有众多硬件和应用软件支持。
HeartBeat是一个LINUX解决方案，其官方网站是 LINUX.org。HeartBeat当前被广泛地应用，是很多商业LINUX软件的重要组成部分。大多数Linux厂商已经把它很好地集成在自己的系统中，例如SuSE Linux、RedLINUXt和Debian Linux等。另外，HeartBeat也能很好地部署在Solaris和FreeBSD系统上。
Mon是一个后台服务运行情况的监控和告警软件，能够对大多数标准服务进行监控和告警，其中包括SMTP服务、Telnet服务、FTP服务、NNTP 服务、HTTP服务、POP3服务、Samba服务和NFS服务等，还能够自己编写告警事件和自定义服务。在本系统中，将使用Mon对两台主机的网络连接情况和服务运行情况进行监控，目的是及时告警，而且自动恢复服务。 Rsync是一个用于数据同步的软件，除了数据拷贝外，还有增量备份、同步owner、group和文件权限等重要信息的功能。在本系统中，使用 Rsync来同步主服务器和备用服务器的数据。
要求使用SuSE Enterprise Linux 10.0作为系统平台(使用其它Linux平台在安装部署时可能有小差异)，在其上采用HeartBeat、Mon和Rsync等开源软件打造了一个高可用系统。

《LINUX网络服务》课程设计

题 目：
专 业：
年 级：
小组成员：
指导教师： 陈显龙 老师
时 间：
地 点：

东莞理工学院城市学院计算机与信息科学系制

12 月

《课程设计说明书》其它格式规定
一、纸张和页面要求
A4纸打印（手写的用学院标准课程设计说明书用纸）；页边距要求如下：左边距为2.5厘米，上、下、右边距各为2厘米；行间距取固定值（设置值为18磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。
二、装订页码顺序
(1)封面，(2) 目录（注明页码），(3) 正文，(4) 参考文献。 装订线要求在页面左边。
三、章节序号
按照正式出版物的惯例，章节序号的级序规定如下：1、1.1、1.1.1、(1)、①
四、封面
采用统一规格，请参考本文档上一页所给出的封面格式。
五、目录
三号、黑体、居中、目录两字空四格、与目录的正文空一行。
六、正文
正文的页数不少于10页(不包括封面、目录、参考文献等)，正文字数不少于8000。
正文的章节目序号按照正式出版物的惯例，章节目序号的层次顺序依次规定如下：
1、 1.1、 1.1.1、 (1) ①
正文一般分5~7个部分，参考下面的格式来写：
（1）前言。概述所作题目的意义、本人所做的工作、及系统的主要功能；
（2）系统分析。分析和描述所设计系统的基本要求与内容；
（3）功能设计。描述及绘制出系统的功能结构框图；
（4）所遇到的问题及分析解决。
（5）系统特色及关键技术。 必要时给出关键部分源代码，并准确指出其在程序中位置（文件名、行号）。
（6）测试。从多方面对软件功能和性能的测试，说明功能的实现情况。
（7）结论。完成情况、有待改进之处、对未来改进的展望、特殊说明、心得体会等。
正文的主要内容必须是对自己所作的设计工作的描述，不得大量抄录对特定软件技术的说明性文字和程序代码。设计方案图和软件运行界面的截图的总数不得超过10个，每个图形的大小不得超过1/3页大小（个别流程图等可适当不受限制）。
正文字体用小四，宋体。各级标题参考附录的毕业设计的范文。
所有的图的下方都要编号和命名，   比如 图2-2  系统结构图，其中前一个数字是代表章，后一个代表这一章的所有图中的序号。
所有的表的上方都要编号和命名，比如 表2-2  证书结构，数字用法如上。
正文的页眉统一采用“桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸”。注意，要在正文和前面部分之间分节，这样才能保证页眉不出现在封面。
文中格式应当统一，首行都要缩进两个汉字位置。
七、谢辞
如果得到了同学的帮助，需要写出详细的谢辞，必须指出名字、帮助的内容和工作量。这些工作将计入这些同学的平时成绩。
鼓励去答疑，老师给予的帮助是本职工作，因此无需专门写谢辞，能够省略这一部分。
八、参考文献
参考文献要另起一页，一律放在正文后，不得放在各章之后。只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”。
几种主要参考文献著录表的格式为：
⑴专(译)著：[序号]著者.书名（译者）[M].出版地：出版者，出版年：起~止页码.
⑵期 刊：[序号]著者.篇名[J].刊名，年，卷号（期号）：起~止页码.
⑶论 文 集：[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C] .出版地：出版者，出版者. 出版年：起~止页码.
⑷学位论文：[序号]著者.题名[D] .保存地：保存单位，授予年.
⑸专利文献：专利所有者.专利题名[P] .专利国别：专利号，出版日期.
⑹标准文献：[序号]标准代号 标准顺序号—发布年，标准名称[S] .
⑺报 纸：责任者.文献题名[N].报纸名，年—月—日（版次）.

请同学们参考一下的例子写：
参考文献(黑体四号、顶格)
[1] 王传昌.高分子化工的研究对象[J].天津大学学报，1997，53（3）：1~7.
[2] 李明.物理学[M].北京：科学出版社，1977：58~62.
[3] Gedye R，Smith F，Westaway K，et al.Use of Microwave Ovens for Rapid Orbanic Synthesis.Tetrahedron Lett，1986，27：279.
[4] 王健.建筑物防火系统可靠性分析[D].天津：天津大学，1997.
[5] 姚光起.一种痒化锆材料的制备方法[P].中国专利：，1980-07-03.
[6] GB3100-3102 0001—1994，中华人民共和国国家标准[S].
（以上，序号用中扩号，与文字之间空两格。如果需要两行的，第二行文字要位于序号的后边，与第一行文字对齐。中文的用五号宋体，外文的用五号Times New Roman字体。）

九、附录
1.安装说明，安装的必须环境，操作系统的版本、所需的软件的名称和版本。
2.使用说明。
3. 软件开发进程日志，版本和功能更新情况。
4．必要的支持文献和资料。
5.其它。