F5负载均衡在高校信息管理系统中的应用研究.pdf

信息记录材料 年 月 第 卷第 期 负载均衡在高校信息管理系统中的应用研究韩俊瑞，袁艳红（河北北方学院教务处 河北 张家口）【摘摘要要】信息系统提供对外服务，处理用户请求，不仅应具备完整的系统功能，更需要迅速、高效地对请求的事务的处理能力，为此，提高系统的健壮性和访问高峰时的系统稳定性是保障系统实施的关键。本文根据高校信息系统运行特点，结合 负载均衡的特性，构建 高校信息服务系统，实现访问高峰时用户请求均衡分配，及时响应，面对网络攻击时系统安全稳定，充分发挥高校信息系统智能、高效的服务功能。最后经过实验，对比软件负载均衡，证实 负载均衡在系统应用中的优势及合理性。【关关键键词词】；负负载载均均衡衡；会会话话保保持持；高高校校信信息息管管理理【中中图图分分类类号号】【文文献献标标识识码码】【文文章章编编号号】（）基金项目：河北省体育科技研究项目（）；张家口市重点研发计划项目（）；河北省高等教育教学改革研究与实践项目（）。作者简介：韩俊瑞（），男，河北邯郸，硕士，高级工程师，研究方向：隐私保护、计算机应用技术。引言随着信息技术的革新应用，信息管理系统在部门事务处理中发挥了相当大的作用，为用户提供方便、规范、及时地响应请求，大大提升了用户对单位事务服务的满意度。信息系统的开发应用，让事务管理方式趋向科学、规范，办事流程更加快捷、高效，是当前信息现代化建设的重要手段，加速了管理走向现代化进程，是企事业单位发展的主要标志和必由之路。信息系统的开发应用具备各自的特点，满足不同的个性要求，但同时部署应用过程中存在不变的共性，即用户访问的要求，对外服务的质量及响应速度是系统的一个重要的表现特征。在应答服务要求的同时，能及时反馈服务结果，也是评价信息系统工作的重要指标。学校的事务处理中，从日常办公、学生行为管理到学籍管理等，信息系统有着日益普遍的应用，促进了日常事务处理工作能力的提升。随着信息管理系统的深入应用，凸显出系统之外的问题是，用户访问高峰时，系统的响应能力，其中包括系统稳定性和数据安全。为此，解决系统请求高并发时访问请求的合理分配，是提高系统处理功能的关键。本研究以此为切入点，研究用户访问高峰时，信息系统对外响应能力，在高校信息管理系统中，构建服务器集群，部署 负载均衡服务器，平衡用户服务请求，解决系统访问高峰时，负载压力分配及数据安全问题。负载均衡介绍信息系统部署实施完成后，随着用户访问量的增加，系统的事务作业随之增加，单个服务器无法满足高并发请求，在此情况下提升系统的对外服务能力，需要扩充服务器数量，多个 服务器共同协作完成。在 服务集群中，将用户请求合理分发到多个 服务器，需要解决在原服务器网络架构基础上增加负载分配方式或设备。是 公司全球领先的硬件负载均衡器，集负载均衡，流量控制优化、安全等功能于一体，不仅强调系统稳定性，而且注重智能与优化功能特性，通过 模式管理，提供 管理界面，用于配置系统功能。其利用一种任务分配方法，扩充网络设备，在原有网络基础之上，增加的一种网络性能优化设备，由此达到服务器整体的带宽及系统吞吐量的增加，网络数据处理能力，系统网络的可用性与灵活性增强。负载均衡设备，其系统基本组成主要有节点服务器（）、资源池（）和虚拟服务器（）构成，每一个 代表一个应用服务器，资源池由接收和处理用户访问流量的一组 服务器组成即 服务器集群，虚拟服务器提供 负载均衡整体对外服务的功能。当用户通过客户端向系统发起请求，首先由 收到用户请求，由 收集处理，在 中进行映射服务，将用户请求转发给 中服务器集群的节点服务器，当用户请求由节点服务器响应后，处理结果再次转给 ，最后由 将结果返回给客户端，完成用户访问请求。如图 所示：图 负载均衡架构图 负载分配策略 是一种高效的实现负载分配的网络设备，其独立基础网之外的网络性能优化设备，有 种负载分配算法，系统能满足多种形式流量分配要求。其中常用的有以下几种：（）轮询（）。负载均衡系统将 服务器节点构建有序队列，将用户请求依次循环地分配给每一个 服务器，实现对外服务功能。当某个节点服务器发信息记录材料 年 月 第 卷第 期生第二到第七层的故障，按算法调整服务队列，暂时剔除故障服务器，不再进入下一次的轮询服务。当系统故障处理完成后，恢复正常。（）比率（）。系统给各节点服务器赋予相应数值，作为加权值，系统按照数值大小将用户请求分配到相应节点服务器。当某个节点服务器发生第二到第七层的故障，就跳过此节点服务器，同时将其从服务名单中剔除，任务分配不再给此节点服务器，直到其恢复正常。（）优先权（）。首先将全部节点服务器进行分组，按组定义优先权，在同一组内，用户请求按轮询或比率算法分配。进行用户请求分配时，按组优先级进行分配，当服务组中的所有节点出现故障时，无法再提供服务时，将请求分配给下一优先级的服务器组。（）最少的链接方式（）和最快模式（）。系统经过检测，找到链接最少或响应最快的节点服务器，将新的链接请求传递给最少链接处理的服务器或响应最快的节点服务器。与轮询、比率等算法一样，系统按时检测服务器运行情况，发现待分配任务的节点服务器发生第二到第七层的故障时，将其从服务队列暂时剔除，不再参加请求处理工作，任务由正常的服务器完成，直到其恢复正常。模式特点 模式常用有 、等。只关注请求源 地址，端口号和目标地址 地址。用户请求到达 后，只改变目的地址 地址及端口号进行数据转发，不需要进行数据处理，不占用 资源，因此对系统影响较小，转发速度快。若对系统访问没有严格要求，仅考虑到 负载均衡引入对应用系统的影响，可以优先选用 。该模式下，设备上启用 层功能，客户端发起请求与 经过三次握手建立连接，然后 再与后端服务器进行三次握手，完成后连接，数据处理完全由 完成，资源占用相对较高，当系统要求、及 会话基于交易的长链接拆分、对 攻击防御等访问要求较高时，可以采用 。综上所述，具备以下性能及特点：（）高可用性。由 构成的负载均衡服务系统，可以优化整个服务集群框架，实时监测集群中服务器服务状态，当系统宕机或出现非正常情况时，剔除无法服务节点，保证系统的对外服务功能，同时具有热备功能，若系统在运行当中 出现服务中断，即可启动另一条备用服务链路，进行毫秒级服务转换，接管事务工作，同步会话功能，避免服务的中断。所以 不仅能完成负载均衡的完整分配，同时提供链路冗余功能，充分保证系统稳定性。（）较高的安全性。信息系统对外服务中最大的危险之一是来自网络的非法访问，诸如 ，网络拒绝服务（）和分布式拒绝服务（）等。基本功能是系统的流量控制，负载均衡分配，提供四层和七层过滤规则，可以做到安全代理，防止基于网络的攻击。除此之外 可提供访问策略管理器（）、高级防火墙管理器（）、应用安全管理器（）、安全 网关服务等多种相关安全服务，提供完整的攻击防御系统，可明显增加 服务的数据安全，防止和避免数据的丢失或损坏、保护用户权益。（）会话保持功能。可以实现 会话功能，同一用户请求可以保持由同一个服务器持续服务，避免服务链接中断，保证服务的完整性。高校信息系统特点高校信息管理系统，主要是解决系统日常事务的处理，诸如任务下达、成绩查询、排课排考、毕业信息审核、学生选课等教学工作，系统包括用户登录、数据处理、信息存储等部分构成，不仅要有完备的数据处理算法，较强的数据处理能力，更要有较高数据安全性要求。系统运行的显著特点，需要进行身份安全验证，建立会话通道，会话保持状态下，用户与系统间进行信息交互。另外系统之外更重要的是用户访问高峰时，请求高并发状态，系统的处理事务的能力，以及系统自身的稳定性。为达到以上要求，增加应用服务器，在 服务器前增加 负载均衡，实现各服务器均衡工作，满足用户请求，做到请求及时响应，事务及时处理，系统高峰稳定不宕机。在高校信息管理系统中的配置与架构 基本建构设置（）建立，选择 使用的负载均衡算法并设置健康监测模式。选择 菜单，依次点击 选择增加，建立。命名 为“”，健康监测模式选择为“”；在 中选择 使用的负载均衡算法为“”，中 填入节点服务器 地址，共计四台，中选择“”，点击完成。（）设置 ，建立对外访问环境，选择服务转发模式及会话保持协议。进入 菜 单，依 次 选 择 点击增加，建立 命名为“”，中 设置为“”，设置为 对外访问地址：；选择“”，选择设置为 可用状态。中 选择“”模式，选择为“”，保证当防火墙策略启用时，用户访问请求，由相应节点服务器完成后，顺利返回到，避免策略阻断错误的发生；中 选 择 为 已 建 立 名 称。信息记录材料 年 月 第 卷第 期 选 择 会 话 保 持 协 议“”，设置会话保持功能。会话保持时间设置及健康监测时间设置在 协议下选择 添加会话协议，命名为“”，选择“”，设置为 。在 中添加命名为“”的 协议，选择“”，配置健康状态检测参数，设置 ，在 时间内，按 间隔探测系统的响应情况。服务访问安全设置 中添加 规则命名为“”，设置基于源地址的固定时间内访问次数，以此达到 攻击。在 中，设置同一 地址 秒内访问超过 次 请求，屏蔽访问，添加以下代码：“”：实验系统测试 实验过程（）硬件组成 型号：，服务器四台，配置如下：，（）（）；内存，；磁盘，。配置后，检查节点服务器运行情况，统计信息如图。图 节点服务器健康状态图通过以上 配置统计，说明系统功能正常。（）性能测试在 下模拟访问环境，系统，压力测试软件 。在系统中以管理员模式进入 环境，命令提示符下输入：服务器地址 其中 代表访问次数，代表用户量，大于或等于。实验测试 用户情况，按步长 递增。整个测试过程统计数据如表。表 不同量级压力测试数据统计表用户并非量 个完成总量 时间 完成总量时间 每秒完成请求数 个 相同硬件环境下，应用负载均衡软件 进行测试。是使用较多的负载均衡软件，其负载均衡策略，用户访问会话保持，安全访问可以实现高校信息系统功能要求。实验测试使用 ，采取步长 进行，构建高并发信息服务集群，实验运行过程中，服务器集群，当并发量上升到 时和 时，系统压力测试出现异常，提示：，服务无法正常完成。两项测试数据形成 服务集群与 软件服务器集群性能对比如图。实验结论通过对比可以看出：负载均衡在整个测试过程中，系统每秒完成平均请求数量不随用户的激增出现波动，趋势比较平稳，系统功能正常，更没有出现错误或宕机情况，稳定性较好。软件负载均衡服务器集群，当用户量级在较图 服务集群与 服务集群对比低范围时，系统表现正常，甚至优于 负载均衡服务集群，用户激增时系统每秒处理请求数值波动较大，系统服务出现不稳定，甚至服务异常。综上所述，软件负载均衡处理系统瓶颈时具备一定的优势，不用增加硬件设备，成本较低，缺点是需要进行软件布置，消耗硬件资源和软件资源，系统链接达到一定请求（下转第 页）信息记录材料 年 月 第 卷第 期图 仓储管理系统逻辑示意图设备运输和售后服务等环节进行数据共享，提高企业内部协同，充分利用资源，降低销售成本；另一方面，消费者进行标识码进行防伪验证查询中，后台可以对消费者地理位置、购买信号等大数据采集，打通多数据无缝连接，洞察消费者需求，勾勒用户画像，实时调整营销策略，从而降低推广费用。在售后服务阶段，可以根据设备标识码和数字档案读取设备的使用和维护历史记录，开展针对性的维护、故障排查和维修服务。并根据客户反馈及设备实际情况定期开展设备预防性维护和保养服务。结语综上所述，标识解析技术可以对机械装备制造全程的 数据进行数字化管理和标准化，实现装备全生命周期的信息化管理，提高装备生产和运维效率，并且可以促进产业转型升级，增强企业竞争力和市场活力。未来还需要联合制造业相关企业和机构进行相关深入研究，共同实现机械装备全程数字化制造和协同优化，提高装备制造的效率和质量，实现更高层次的数字化、智能化制造目标。【参考文献】郑忠斌，期治博，费海平，等 面向制造业的标识解析需求研究 中国新通信，（）：赵华，刘刚，吴亚平，等 工业互联网标识解析在仪器仪表领域的创新应用 信息通信技术与政策，（）：谢家贵，齐超，朱佳佳 工业互联网标识解析体系架构及部署进展 信息通信技术与政策，（）：武丽英 仪器仪表行业标识解析系统设计与应用 自动化仪表，（）：黄韶娟，胡瑞琳 机床产品标识编码规范的相关内容解读 世界制造技术与装备市场，（）：赵杰 基于区块链的工业互联网标识解析系统实践初探 自动化应用，（）：任涛林，张仲敏，周志勇，等 家电行业工业互联网标识解析应用研究：标识解析在家电产品全生命周期的应用 中国仪器仪表，（）：（上接第 页）高峰时也会出现瓶颈问题。硬件负载均衡是独立于服务器集群之外，单独的硬件设备，有一定的硬件成本，其优点比较明显，部署在 服务器与客户端之间，提供多样化的请求分配策略，智能化访问流量控制，能达到最佳的负载均衡要求，极大地保障系统的稳定性。结论随着信息系统在日常工作中普及，用户请求的及时响应和请求访问高峰时系统功能的稳定，是衡量系统的重要指标。部署实施在高校信息管理系统中，不仅能做到访问高并发时负载均衡合理，而且能达到 服务器节点实时健康监测，优化访问策略，防止非法攻击，做到系统高效、稳定。其部署实施基本功能相对简便易行，不足之处，硬件价格偏高，但随着技术革新，相信一定会趋于合理。【参考文献】，：，（）：李建，郑伟才，王建森，等 利用 设备实现浙江天气 网 负 载 均 衡 计 算 机 与 网 络，（）：聂世青，钟勇，崔梦天 一种基于负载熵的层次负载均衡算法 计算机应用，（增）：，赵中英，李斌，王敏 负载均衡综述 现代信息科技，（）：景康，沈佳，高阳，等 负载均衡集中管理器的应用研究 信息技术与信息化，（）：马维 基于 负载均衡应用交付网络技术在干部在线的应用 电子测试，（）：谭晖，郑卓文，席晨 一种多出口链路自动检测及调优方法 信息通信，（）：张鹏 负载均衡技术的分类及应用研究 科技创新与应用，（）：王佳，高引春，姜茸 基于 负载均衡技术的网上选课平台 计算机系统应用，（）：