第2題（案例題）：閱讀以下關(guān)于Web應(yīng)用系統(tǒng)集成的問題，在答題紙上回答問題1至問題3。國內(nèi)的一個某公司為國內(nèi)某省的某個電信運營商開發(fā)了一套基于WEB的全省集中的業(yè)務(wù)稽核系統(tǒng)，由于該平臺的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量在不斷增加，導(dǎo)致系統(tǒng)的處理速度越來越經(jīng)明顯不能支持新業(yè)務(wù)擴展的需要。面對這一情況，公司與客戶召開了討論會，尋求該平臺的解決方案。公司認為客戶應(yīng)該為各種服務(wù)器進行擴容，客戶在分析各種服務(wù)置之后，表示每臺服務(wù)器都已經(jīng)不能再擴容了。最終在討論會上達成共識，在硬件上和軟件上進行雙重改進來完成系統(tǒng)的設(shè)計方案。也就是客戶利用現(xiàn)有遺留的服務(wù)器為務(wù)器建立集群服務(wù)，改進方案如下圖5-1所示。另外公司也將從軟件技術(shù)進行升級，通過緩存技術(shù)來實現(xiàn)大批量靜態(tài)數(shù)據(jù)的查詢。【問題1】（10分）公司通過對該平臺的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后，發(fā)現(xiàn)靜態(tài)的用戶表是一個按月存儲的寬表，數(shù)據(jù)量特別大，而且各種業(yè)務(wù)的處理都需要大量訪問該表，所以，為了提高系統(tǒng)的性需要使用分布式緩存技術(shù)，通過對分布式緩存的Redis技術(shù)和Memcached技術(shù)進行比較后，最終選擇了Redis技術(shù)來實現(xiàn)這種分布式緩存服務(wù)器。從A-J中分別選出答入表5-1中的（1）-（10）處。數(shù)據(jù)丟失后不可恢復(fù)支持單線程D）支持數(shù)據(jù)的持久化E）Key-value哈希集合支持多線程列表數(shù)據(jù)丟失后可恢復(fù)，支持數(shù)據(jù)的備份【問題2】（9分）通過把應(yīng)用服務(wù)器從一臺變成了兩臺，把用戶的請求分散到不同的服務(wù)器中，從而提高負載能力。請給出三種實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的軟件負載均衡的解決方案，并簡要說明作機制。【問題3】（6分）請用200字以內(nèi)的文字解釋分布式文件系統(tǒng)的概念，并列出2種常見的分布式文件系統(tǒng)解決方案的名稱。選擇文件選擇文件標(biāo)記 收藏【問題1】（1）F)（2）G)（3）I)（4）E)（5）B)（6）H)（7）D)（8）C)（9）J)（10）A)其中（1）（2）（3）的答案是F)G)I),以上三個答案順序可調(diào)換。【問題2】常見的軟件負載均衡的實現(xiàn)方案有：http重定向、反向代理服務(wù)器、DNS域名解析負載均衡等。1、http重定向。HTTP重定向就是應(yīng)用層的請求轉(zhuǎn)發(fā)。用戶的請求其實已經(jīng)到了HTTP重定向負載均衡服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)算法要求用戶重定向，用戶收到重定向請求后，再正的集群。2、反向代理服務(wù)器。在用戶的請求到達反向代理服務(wù)器時（已經(jīng)到達網(wǎng)站機房），由反向代理服務(wù)器根據(jù)算法轉(zhuǎn)發(fā)到具體的服務(wù)器。常用的apache，nginx都可以充當(dāng)反向器。3、DNS域名解析負載均衡。DNS域名解析負載均衡就是在用戶請求DNS服務(wù)器，獲取域名對應(yīng)的IP地址時，DNS服務(wù)器直接給出負載均衡后的服務(wù)器IP。【問題3】分布式文件系統(tǒng)是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲資源不一定直接連接在本地節(jié)點上，而是通過計算機網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點相連。分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計基于客戶機/服務(wù)器模式。一個典可能包括多個供多用戶訪問的服務(wù)器。另外，對等特性允許一些系統(tǒng)扮演客戶機和服務(wù)器的雙重角色。例如，用戶可以“發(fā)表”一個允許其他客戶機訪問的目錄，一旦被訪問對客戶機來說就像使用本地驅(qū)動器一樣。常見的解決方案有GFS、HDFS、Lustre、Ceph、GridFS、mogileFS、TFS、FastDFS等。所屬知識點：案例分析>系統(tǒng)分析試題難度：本題共被作答282次平均得分16.1參考解析：本題考查Web系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的相關(guān)知識及應(yīng)用。此類題目要求學(xué)生認真閱讀題目，根據(jù)實際系統(tǒng)的需求描述，進行Web系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計。【問題1】本問題考查Web系統(tǒng)設(shè)計中分布式緩存的常用技術(shù)及實現(xiàn)這些技術(shù)的常用軟件。Memcached是一個高性能的分布式內(nèi)存對象緩存系統(tǒng)，用于動態(tài)Web應(yīng)用以減輕數(shù)據(jù)庫負載。它通過在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)和對象來減少讀取數(shù)據(jù)庫的次數(shù)，從而提高動態(tài)、數(shù)據(jù)庫驅(qū)動網(wǎng)站的速度。Memcached基于一個存儲鍵/值對的hashmap。其守護進程（daemon）是用C寫的，但是客戶端可以用任何語言來編寫，并通過Memcached協(xié)議與守護進程通信。Redis是一個開源的使用ANSIC語言編寫、支持網(wǎng)絡(luò)、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫，并提供多種語言的API。Redis是一個key-value存儲系統(tǒng)。和Memcached類似，它支持存儲的value類型相對更多，包括string(字符串)、list(鏈表)、set(集合)、zset(sortedset--有序集合)和hash（哈希類型）。這些數(shù)據(jù)類型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更豐富的操作，而且這些操作都是原子性的。在此基礎(chǔ)上，Redis支持各種不同方式的排序。與Memcached一樣，為了保證效率，數(shù)據(jù)都是緩存在內(nèi)存中。區(qū)別的是Redis會周期性的把更新的數(shù)據(jù)寫入磁盤或者把修改操作寫入追加的記錄文件，并且在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了master-slave(主從)同步。Redis支持主從同步。數(shù)據(jù)可以從主服務(wù)器向任意數(shù)量的從服務(wù)器上同步，從服務(wù)器可以是關(guān)聯(lián)其他從服務(wù)器的主服務(wù)器。這使得Redis可執(zhí)行單層樹復(fù)制。存盤可以有意無意的對數(shù)據(jù)進行寫操作。由于完全實現(xiàn)了發(fā)布/訂閱機制，使得從數(shù)據(jù)庫在任何地方同步樹時，可訂閱一個頻道并接收主服務(wù)器完整的消息發(fā)布記錄。同步對讀取操作的可擴展性和數(shù)據(jù)冗余很有幫助。【問題2】本題考查考生對負載均衡技術(shù)的相關(guān)概念的了解。負載均衡建立在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之上，它提供了一種廉價有效透明的方法擴展網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的帶寬、增加吞吐量、加強網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力、提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可用性。負載均衡其意思就是分攤到多個操作單元上進行執(zhí)行，例如Web服務(wù)器、FTP服務(wù)器、企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器和其它關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)器等，從而共同完成工作任務(wù)。Web系統(tǒng)設(shè)計中的負載均衡可以分為軟件負載均衡和硬件負載均衡。軟件負載均衡解決方案是指在一臺或多臺服務(wù)器相應(yīng)的操作系統(tǒng)上安裝一個或多個附加軟件來實現(xiàn)負載均衡，如http重定向、DNS域名解析負載均衡、反向代理服務(wù)器、LVS、Nginx和HAProxy等，它的優(yōu)點是基于特定環(huán)境，配置簡單，使用靈活，成本低廉，可以滿足一般的負載均衡需求。軟件解決方案缺點也較多，因為每臺服務(wù)器上安裝額外的軟件運行會消耗系統(tǒng)不定量的資源，越是功能強大的模塊，消耗得越多，所以當(dāng)連接請求特別大的時候，軟件本身會成為服務(wù)器工作成敗的一個關(guān)鍵；軟件可擴展性并不是很好，受到操作系統(tǒng)的限制；由于操作系統(tǒng)本身的Bug，往往會引起安全問題。硬件負載均衡解決方案是直接在服務(wù)器和外部網(wǎng)絡(luò)間安裝負載均衡設(shè)備，這種設(shè)備通常稱之為負載均衡器，由于專門的設(shè)備完成專門的任務(wù)，獨立于操作系統(tǒng)，整體性能得到大量提高，加上多樣化的負載均衡策略，智能化的流量管理，可達到最佳的負載均衡需求。負載均衡器有多種多樣的形式，除了作為獨立意義上的負載均衡器外，有些負載均衡器集成在交換設(shè)備中，置于服務(wù)器與Internet鏈接之間，有些則以兩塊網(wǎng)絡(luò)適配器將這一功能集成到PC中，一塊連接到Internet上，一塊連接到后端服務(wù)器群的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上。一般而言，硬件負載均衡在功能、性能上優(yōu)于軟件方式，不過成本昂貴。比較主流的幾類產(chǎn)品如F5、Radware等。【問題3】本題考查分布式文件系統(tǒng)的相關(guān)概念。分布式文件系統(tǒng)是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲資源不一定直接連接在本地節(jié)點上，而是通過計算機網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點相連。分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計基于客戶機/服務(wù)器模式。一個典型的網(wǎng)絡(luò)可能包括多個供多用戶訪問的服務(wù)器。另外，對等特性允許一些系統(tǒng)扮演客戶機和服務(wù)器的雙重角色。例如，用戶可以“發(fā)表”一個允許其他客戶機訪問的目錄，一旦被訪問，這個目錄對客戶機來說就像使用本地驅(qū)動器一樣。計算機通過文件系統(tǒng)管理、存儲數(shù)據(jù)，而信息爆炸時代中人們可以獲取的數(shù)據(jù)成指數(shù)倍的增長，單純通過增加硬盤個數(shù)來擴展計算機文件系統(tǒng)的存儲容量的方式，在容量大小、容量增長速度、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)安全等方面的表現(xiàn)都差強人意。分布式文件系統(tǒng)可以有效解決數(shù)據(jù)的存儲和管理難題：將固定于某個地點的某個文件系統(tǒng)，擴展到任意多個地點/多個文件系統(tǒng)，眾多的節(jié)點組成一個文件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。每個節(jié)點可以分布在不同的地點，通過網(wǎng)絡(luò)進行節(jié)點間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。人們在使用分布式文件系統(tǒng)時，無需關(guān)心數(shù)據(jù)是存儲在哪個節(jié)點上、或者是從哪個節(jié)點從獲取的，只需要像使用本地文件系統(tǒng)一樣管理和存儲文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。到目前為止，有很多種分布式文件系統(tǒng)解決方案可供選擇，常見的分布式文件系統(tǒng)有，GFS、HDFS、Lustre、Ceph、GridFS、mogileFS、TFS、FastDFS等，他們對使用的環(huán)境和適應(yīng)的文件形式各不相同，加速效果也不相同。在國內(nèi)mogileFS較為受歡迎，在圖片存儲上性能突出。而淘寶網(wǎng)開發(fā)出了TFS的文件系統(tǒng)，主要針對海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，它建立在普通的Linux機器集群上，可為外部提供高可靠和高并發(fā)的存儲訪問。1、GFS:是由google開發(fā)并設(shè)計的一個面向大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的一個分布式文件系統(tǒng),為了滿足Google迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求，Google設(shè)計并實現(xiàn)了Google文件系統(tǒng)。它是有幾百甚至幾千臺普通的廉價設(shè)備組裝的存儲機器。GFS采用主/從模式，一個GFS包括一個master服務(wù)器r和多個chunk服務(wù)器。當(dāng)然這里的一個master是指邏輯上的一個，物理上可以有多個（就是可能有兩臺，一臺用于以防萬一，一臺用于正常的數(shù)據(jù)管理）。2、HDFS以流式數(shù)據(jù)訪問模式來存儲超大文件，它是谷歌的GFS提出之后出現(xiàn)的另外一種文件系統(tǒng)，它有一定高度的容錯性，而且提供