CN108111586A - 一种高并发支持的web集群系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高并发支持的web集群系统及方法，web高并发集群系统包括，web高并发集群系统包括Nginx前端服务器、多个web服务器以及redis会话管理器；该方法包括客户端有链接请求需要处理时，首先由Nginx前端服务器受理，采用矩阵模式进行数据库访问并将处理后的静态资源反馈给客户端；对于动态资源请求报文数据，Nginx服务器采用动态负载均衡策略，先将用户的逻辑事务请求分发给后端服务器集群进行解析处理并实时写入数据库，利用会话管理器对session进行集中管理实现session的共享。本发明利用动态负载均衡策略提高web高并发集群系统的负载均衡效果，并通过统一会话管理以保证用户浏览的连贯性，而无需将sesssion复制到各web服务器中，避免由于复制导致的延迟和性能损失。

Description

一种高并发支持的web集群系统及方法
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，特别是涉及一种高并发支持的web集群系统及方法。
背景技术
随着互联网技术的快速普及和发展，网络设备接入量大幅度增加，网络请求更为频繁，因此如何处理高并发网络请求是至关重要的问题。诚然，任意单一服务器模式都难以满足用户需求，为此，需要采用web服务器集群的方式，通过两台或两台以上web服务器联合向客户端提供网络服务。为了缓解大量用户同时访问web服务器集群造成的节点间负载不均衡、负载效果差等问题，选用Nginx服务器作为前端服务器，依据Nginx原有负载均衡算法提出一种动态附加权轮询负载均衡策略，将客户请求分发到各web服务器中进行处理，并通过数据冗余等方法实现系统高可用。
现有的集群系统方案，大多数系统负载均衡的粒度为数据报文，即用户的一个请求由其中一台服务器提供，而下一个请求很可能由另外某台服务器提供，这导致用户浏览的内容随机性大、信息的不同步。当用户浏览内容前后随机性强，若由不同服务器来响应同一用户请求，会导致数据检索工作量的增加，从而加大系统负载。
因此，如何为用户提供能保证用户浏览连贯性且具备高并发支持的web集群系统及方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高并发支持的web集群系统及方法，以保证用户浏览连贯性、减小用户访问的等待时间，平衡服务器集群的负载压力，并且具有安全性、高效性、实时性。
为了解决上述问题，本发明提供一种高并发支持的web集群方法包括：
客户端有链接请求需要处理时，由所述Nginx前端服务器受理，采用矩阵模式进行数据库访问并将处理后的静态资源反馈给所述客户端；
对于动态资源请求报文数据，所述Nginx服务器采用动态负载均衡策略，将用户的逻辑事务请求分发给所述web服务器集群进行解析处理并实时写入数据库；
利用所述会话管理器对session进行集中管理实现session的共享。
进一步的，所述Nginx服务器与所述web服务器之间通过socket网络套接字进行通信。
进一步的，所述动态负载均衡策略采基于Nginx加权轮询算法改进的一种动态附加权轮询方案。该调度方案基于Nginx原有负载均衡算法并以服务器端各资源性能指标为标准，在Nginx运行过程中，根据所述web服务器节点的实时资源消耗状态，对负载均衡算法的权值进行有效跟新，让集群中节点的负载更加均衡。使用权值代表服务器节点的计算处理能力，根据权值大小以轮询的方法，将Task分配到服务器节点上；权值高代表处理能力强，可分担更多请求任务；其原理描述如下：
假设集群内存在服务器N＝{N0,N1,···,Nn-1},W(Ni)表示服务器Ni的权值,i表示第i个服务器节点，T(Ni)表示服务器Ni任务的接收量；∑T(Ni)表示T周期内一共接收并需要处理的任务总和；∑W(Ni)表示服务器节点的所以权值和；则：代表各节点上接收的任务大小是通过服务器权值与权值和的比例进行计算。
进一步的，所述的资源性能指标主要包括CPU剩余性能、内存的剩余性能、磁盘I/O的剩余性能以及网络带宽是的剩余性能；在负载均衡进行初始化时，通过读取服务器节点配置文件，包括所述各指标性能比值和性能占比，并对配置文件的值进行加权平均，计算各节点初始权值P(i)，其中，i的取值为0～N-1，N为集群服务节点总个数；在处理用户请求时，通过实时收集各服务器负载信息，并将负载信息转换成各服务器节点当前能力值Q(i)，同时针对资源使用率引入一个初始值为1随节点资源使用率变化的负相关系数m，CPU相关系数mc、磁盘相关系数md、内存相关系数mm、网络相关系数mw，则各节点使用过程中最终权值为：SQ(i）＝mc*md*mm*mw*Q(i)。
进一步的，所述会话管理器，采用Redis作为mysql数据库缓存，对session进行集成封装实现数据信息同步共享。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种web高并发集群系统，包括：Nginx前端服务器、多个web服务器以及redis会话管理器；
所述Nginx前端服务器主要用于进行负载均衡，包括：
负载信息收集模块，用于定期获取CPU、磁盘IO、内存以及网络带宽在内的剩余性能，解决如何收集系统负载信息问题；
负载信息处理模块，用于定时获取集群中所有节点的负载信息，判断服务器是否出现负载不均衡情况以及计算集群中所有节点的权值；
Nginx权值更改模块，用于定时从所述负载信息处理模块收集权值信息，主要包括：是否需要修改权值、如需更改，给出对应节点权值；
所述web服务器包括：
数据监视模块，用于获取自身运行状况数据并发送至所述负载信息收集模块；
所述会话管理器包括：
数据接收模块：用于接收web处理的session信息
数据缓存模块：用于将session保存在redis数据库；
数据更新模块：用于更新redis数据库中信息。
本发明提供了一种高并发支持的web集群系统及方法，web高并发集群系统包括，web高并发集群系统包括Nginx前端服务器、多个web服务器以及redis会话管理器；该方法包括客户端有链接请求需要处理时，首先由Nginx前端服务器受理，采用矩阵模式进行数据库访问并将处理后的静态资源反馈给客户端；对于动态资源请求报文数据，Nginx服务器采用动态负载均衡策略，先将用户的逻辑事务请求分发给后端服务器集群进行解析处理并实时写入数据库，利用会话管理器对session进行集中管理实现session的共享。本发明利用动态负载均衡策略提高web高并发集群系统的负载均衡效果，并通过统一会话管理以保证用户浏览的连贯性，而无需将sesssion复制到各web服务器中，避免由于复制导致的延迟和性能损失。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一种高并发支持的web集群方法的工作流程图
图2为高并发支持的web集群系统结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细的阐述，以使本发明的优点和特征能够更为清晰易懂，从而对本发明做出更明确的保护范围界定。
本发明的核心是提供一种高并发支持的web集群系统及方法，以保证用户浏览连贯性、减小用户访问的等待时间，平衡服务器集群的负载压力，并且具有安全性、高效性、实时性。
本发明提供一种高并发支持的web集群方法，基于Nginx服务器，多个web服务器以及会话管理器；如图1所示为本发明提供的一种高并发支持的web集群方法的工作流程图；其步骤如下：
步骤S1：客户端有请求时，客户端先与前端服务器建立连接；
步骤S2：若客户端请求为链接，前端服务器受理后对数据库进行访问处理返回静态资源；
步骤S3：若客户端有动态资源请求，前端服务器采用动态负载均衡策略将逻辑事务请求分发到web服务器集群进行解析处理并实时写入数据库；
步骤S4：会话管理器对session进行集中管理实现session的共享。
进一步的，在处理客户端请求时，前端服务器进行负载均衡的流程是：
负载信息收集模块定期从数据监视模块中获取CPU、磁盘IO、内存以及网络带宽在内的剩余性能；
负载信息处理模块定时获取集群中所有节点的负载信息，判断服务器是否出现负载不均衡情况，若出现负载失衡，则对集群中所有节点的权值进行重新计算并分配；
由Nginx权值更改模块定时收集权值信息，并进行更改。
进一步的，负载均衡调度方案如下：
该调度方案基于Nginx原有负载均衡算法并以服务器端各资源性能指标为标准，在Nginx运行过程中，根据所述web服务器节点的实时资源消耗状态，对负载均衡算法的权值进行有效跟新，让集群中节点的负载更加均衡。使用权值代表服务器节点的计算处理能力，根据权值大小以轮询的方法，将Task分配到服务器节点上；权值高代表处理能力强，可分担更多请求任务；其原理描述如下：
假设集群内存在服务器N＝{N0,N1,···,Nn-1},W(Ni)表示服务器Ni的权值,i表示第i个服务器节点，T(Ni)表示服务器Ni任务的接收量；ΣT(Ni)表示T周期内一共接收并需要处理的任务总和；∑W(Ni)表示服务器节点的所以权值和；则：代表各节点上接收的任务大小是通过服务器权值与权值和的比例进行计算。
所述的资源性能指标主要包括CPU剩余性能、内存的剩余性能、磁盘I/O的剩余性能以及网络带宽是的剩余性能；在负载均衡进行初始化时，通过读取服务器节点配置文件，包括所述各指标性能比值和性能占比，并对配置文件的值进行加权平均，计算各节点初始权值P(i)，其中，i的取值为0～N-1，N为集群服务节点总个数；在处理用户请求时，通过实时收集各服务器负载信息，并将负载信息转换成各服务器节点当前能力值Q(i)，同时针对资源使用率引入一个初始值为1随节点资源使用率变化的负相关系数m，CPU相关系数mc、磁盘相关系数md、内存相关系数mm、网络相关系数mw，则各节点使用过程中最终权值为：SQ(i）＝mc*md*mm*mw*Q(i)。
本发明还提供了一种高并发支持的web集群系统，如图2所述，为本发明提供的高并发支持的web集群系统结构示意图。该系统包括Nginx前端服务器、多个web服务器以及会话管理器；
Nginx前端服务器主要用于进行负载均衡，包括：
负载信息收集模块，用于定期获取CPU、磁盘IO、内存以及网络带宽在内的剩余性能，解决如何收集系统负载信息问题；
负载信息处理模块，用于定时获取集群中所有节点的负载信息，判断服务器是否出现负载不均衡情况以及计算集群中所有节点的权值；
Nginx权值更改模块，用于定时从负载信息处理模块收集权值信息，主要包括：是否需要修改权值、如需更改，给出对应节点权值；
web服务器包括：
数据监视模块，用于获取自身运行状况数据并发送至所述负载信息收集模块；
会话管理器包括：
数据接收模块：用于接收web处理的session信息
数据缓存模块：用于将session保存在redis数据库；
数据更新模块：用于更新redis数据库中信息。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，但如前所述，应理解本发明并非局限于此，对于本技术领域的普通技术人员而言，在本发明所披露的技术范围内，对本发明做出改动和变换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高并发支持的web集群系统及方法，其特征在于，所述web集群系统包括Nginx前端服务器、多个web服务器以及会话管理器；
所述方法包括：
客户端有链接请求需要处理时，由所述Nginx前端服务器受理，采用矩阵模式进行数据库访问并将处理后的静态资源反馈给所述客户端客户端；
对于动态资源请求报文数据，所述Nginx服务器采用动态负载均衡策略，将用户的逻辑事务请求分发给所述web服务器集群进行解析处理并实时写入数据库。
利用所述会话管理器对session进行集中管理实现session的共享。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Nginx服务器与所述web服务器之间通过socket网络套接字进行通信。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态负载均衡策略采基于Nginx加权轮询算法改进的一种动态附加权轮询方案。
4.根据权利要求3所述的动态负加权轮询方案，其特征在于，该调度方案基于Nginx原有负载均衡算法并以服务器端各资源性能指标为标准，在Nginx运行过程中，根据所述web服务器节点的实时资源消耗状态，对负载均衡算法的权值进行有效跟新，让集群中节点的负载更加均衡。
5.根据权利要求3所述的Nginx加权轮询算法，奇特征在于，使用权值代表服务器节点的计算处理能力，根据权值大小以轮询的方法，将Task分配到服务器节点上；权值高代表处理能力强，可分担更多请求任务；其原理描述如下：
假设集群内存在服务器N＝{N0,N1,…,Nn-1},W(Ni)表示服务器Ni的权值,i表示第i个服务器节点，T(Ni)表示服务器Ni任务的接收量；∑T(Ni)表示T周期内一共接收并需要处理的任务总和；∑W(Ni)表示服务器节点的所以权值和；则：代表各节点上接收的任务大小是通过服务器权值与权值和的比例进行计算。
6.根据权利要求4所述的动态负加权轮询方案，其特征在于，所述的资源性能指标主要包括CPU剩余性能、内存的剩余性能、磁盘I/O的剩余性能以及网络带宽是的剩余性能；在负载均衡进行初始化时，通过读取服务器节点配置文件，包括所述各指标性能比值和性能占比，并对配置文件的值进行加权平均，计算各节点初始权值P(i)，其中，i的取值为0～N-1，N为集群服务节点总个数；在处理用户请求时，通过实时收集各服务器负载信息，并将负载信息转换成各服务器节点当前能力值Q(i)，同时针对资源使用率引入一个初始值为1随节点资源使用率变化的负相关系数m，CPU相关系数mc、磁盘相关系数md、内存相关系数mm、网络相关系数mw，则各节点使用过程中最终权值为：SQ(i)＝mc*md*mm*mw*Q(i)。
7.根据权利要求1所述的会话管理器，其特征在于，采用Redis作为mysql数据库缓存，对session进行集成封装实现数据信息同步共享。
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