linux集群技术分析及在教学平台中的应用

摘要

计算机集群系统在各个行业得到了广泛应用,但在远程教育系统中的应用目前还比较少,即使一些远程教育中心的教学平台使用了集群系统,但也都是采用商业的集群系统构建的。目前,在广播电视大学系统还没有使用开放源代码集群软件构建远程教学平台的。论文主要研究利用基于linux的集群系统构建远程教学平台,促进基于linux的集群系统在中国远程教育中的应用。论文主要完成了如下工作:1)分析了在广播电视大学系统中教学平台的优缺点,提出了对现有系统的改进方案,在改进中使用开放源代码软件,从而提高系统的使用稳定性和扩张性。2)分析了Linux操作系统内核中的Netfilter框架结构、NF_HOOK宏实现、Filter表及钩子函数的注册。3)分析了负载均衡集群软件LVS(Linux Virtual Server)的数据结构、模块初始化、算法实现和IPVS的连接管理,并且介绍了各种算法的使用范畴。最后介绍了如何通过IPVSADM命令使用户与Linux内核交换数据,从而对LVS进行配置和管理。4)分析了高可用性集群软件Heartbeat消息通信模型、可靠消息通信和可靠信息通信中存在的问题与解决方法,最后对可靠消息通信的实现进行分析。5)在通过对负载均衡集群和高可用性集群软件的原理和实现进行分析之后,介绍了基于Linux的集群前端服务器的安装、配置与管理,真实服务器可以使用Linux和Windows两种系统实现,并介绍了在两种系统下进行安装、配置和管理的方法。论文的研究成果使得广播电视大学系统在搭建远程教学平台替代单机运行的系统和商业的集群系统,从而为中国远程教育节约大量教育经费,同时促进基于linux的集群系统在中国的远程教育中的应用。

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究意义

1.1.1 问题的提出

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高可用性集群

1.2.2 负载均衡集群

1.2.3 高性能科学集群

1.3 研究目的和研究内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究主要内容

1.4 论文组织结构

2 教学平台架构

2.1 远程教学平台要求

2.2 现有远程教学平台分析

2.3 基于集群的远程教学平台

2.4 系统采用的主要集群技术

2.5 本章小结

3 Netfilter 分析

3.1 NF_HOOK 宏

3.2 Filter 表及钩子函数的注册

3.3 本章小结

4 IPVS

4.1 IPVS 的外部表现

4.2 数据结构

4.3 模块初始化

4.4 均衡调度算法

4.4.1 内核中的连接调度算法

4.4.2 算法实现

4.4.3 系统调度

4.5 IPVS 的连接管理

4.6 IPVSADM 命令

4.7 本章小结

5 HeartBeat

5.1 Heartbeat 消息通信模型

5.2 可靠消息通信

5.3 可靠消息通信的实现

5.4 本章小结

6 集群系统的安装与配置

6.1 系统的软硬件构成

6.2 负载平衡服务器的安装与配置

6.2.1 linux 内核的配置

6.2.2 ipvsadm 安装

6.2.3 DR 的配置

6.2.4 RS 的配置

6.2.5 测试结果

6.3 Heartbeat 安装与配置

6.3.1 heartbeat 的介绍

6.3.2 libnet 的安装

6.3.3 heartbeat 的安装

6.3.4 heartbeat 的配置

6.3.5 运行结果

7 总结与展望

7.1 论文工作总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录