基于业务流程的高可用架构在高校图书馆中的应用

PAGEPAGE1基于业务流程的高可用架构在高校图书馆中的应用DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.2620引言高校与地方的结合，打破了传统图书馆的生存模式。校园网与外网的资源共享，对用户提供更多的借阅服务虽提高了服务质量，但也使高校图书馆的使用、扩展和安全保障面临不少危机。高校图书馆存储的海量信息资源一般都是分布式存储，业务不仅面向校内同时向校外开放，数字化的特点使其服务时间每天至少为15个小时以上。其强大的使用价值和一些珍贵的馆藏都促使高校要建立一个高可用性、高维护性、高扩展性的图书馆，确保其正常运行。当下一些研究也针对于此，但都是从技术角度来考虑，常采用双机热备、集群技术负载均衡、虚拟化技术等模式来完善系统避免其在运行时出现故障。但技术架构再完美，仍不可避免系统故障的发生，因此不能仅从技术角度考虑系统的架构问题，更应在不偏离业务目标的基础上建立高可用的业务流程架构[1]。本文从高校图书馆系统的工作流程角度出发，研究设计出一种面向业务流程的高可用架构，为全面保障系统的正常服务提供助力。1面向业务高可用架构原则一般的高可用架构主要是从系统结构层面入手，面向业务流程的高可用架构重点对象是高校图书馆的正常使用、用户、者间的联系，在技术架构日趋成熟的同时使的步伐不至于落后造成使用中断。面向业务的高可用架构的实现规则主要是以人为主体，在管理者和使用者能接受的最短时间内定位问题并解决问题，要实现上述目的通常应该遵循以下几条原则：〔1〕系统高可用性原则：高可用不仅包括软硬件技术结构，还包括管理和运维体系，尽最大努力保证业务不出问题或将问题发生时间缩短到最低限度，以业务需求为目标驱动体系构成，这是技术层面再完善也不可能绝对做到的。〔2〕系统高灵活性原则：任何数据在使用和保存上都应遵守多机共享机制，不要把所有数据都保存在一台服务器上，当遇到故障时无法及时恢复使用。〔3〕故障准确定位原则：出现问题第一时间发现，第一时间解决，快速发现和定位问题所在，这点要结合技术和管理两方面同时进行。〔4〕业务迅速恢复原则：服务出现问题，不要一味寻找发生问题原因，以尽快解决问题入手，选择最佳解决方案后再排查出现问题的原因，让业务的正常流程不中断。2高校图书馆业务流程高校图书馆的现有技术架构基本为采用双机主备或双机互备机制，通过网络转换设备使用公用IP地址，利用集群技术搭建多台服务器结构，将容错、恢复时间尽量降低，综合远程容灾系统确保数据安全性，技术上的设计已满足当下需求。这时，业务的高度集中带来的危险度将凸显出来，任何一个业务环节中断都会使图书馆的使用受到影响。高校图书馆的业务需求要根据学校对图书馆的定位而设置，对内、对外或内外兼有也要参考其规模和综合资源。现有高校图书馆的业务流程主要包括两大类：公众服务部分和管理维护部分。公众服务部分完成的功能是：借阅编号的获取、检索查询、借阅、归还等；管理维护部分包括：系统内外网管理、数据库管理、人员管理、文献管理、硬件设备管理等[2]。具体的业务流程如此图1所示。3面向业务流程的高校图书馆高可用架构根据业务流程建立的高可用架构首要目标是在业务出现问题时第一时间恢复业务，其次是解决根源问题。这样做主要原因是在很多情况下排查问题所耗费的力量和资源是难于预计的，比如服务响应迟缓，所牵涉到的原因可能有：磁道受损、缓存过多、CPU不足等，逐一进行排查将耗费大量人力物力而服务也会阻滞，最快的解决反而是启用备用机直接工作，是业务正常进行。遵循上述高可用架构原则建立的全方位、环绕式高可用方案如此图2所示。图2中显示构建的系统架构共分为5层：管理维护层、业务层、核心服务层、网络服务层、用户层，每层都是根据高校图书馆的业务流程制定的，每层分工解决服务当中出现的不同问题。3.1用户应用层用户应用层主要解决的是在服务业务出现问题时，如何将用户的受挫感降至最低。某些情况下，对互联网的访问第一次链接都会出现访问错误或连接失败的现象，使体验者的成功感受挫，系统服务质量降低[3]。访问请求最常见问题就是DNS缓存、跨网访问延缓等，当下最常用的解决方案就是客户端重试技术。用户提交服务后无响应就会刷新重试，DNS不可靠造成的错误主机地址即使重试也会是一样的结果。导致DNS出错的原因大概有两种：DNS域名缓存和DNS服务器被转发。DNS域名缓存后会有滞后时间，在此时间段用户访问不会即刻获取新地址，访问结果将出现异常；DNS服务器被转发后，用户的访问经过了其它的运营商，由短距离访问变成了长距离访问，访问变慢服务延迟。3.2网络服务层用户发起重试后会遇到DNS错误，即域名解析异常，如何高效、精准的解决该问题，本文提出了使用HttpDNS服务解决方案。基本原理是当DNS服务出现问题时，用户重试请求不在通过DNS而是直接访问HttpDNS服务接口，获取业务指定域名对应的IP地址绕开出问题的DNS，如重试次数超过预定值停止服务。完整的服务流程图如此图3所示。从流程图可看出，相比传统的域名解析服务，通过加入http协议后对业务控制力增强，DNS解析域名异常时〔缓慢或打不开〕，允许用户重试这时直接使用Http协议直接获取IP地址有效解决域名异常问题，当请求过多时可通过分流减压提高响应速度，同时当服务出现问题用户重试后可达到秒级的处理速率，业务实现时结合DNS和HttpDNS两种方法也使系统的扩展性增强，这一设计遵循了高可用设计原则中业务迅速恢复原则[4]。3.3核心服务层核心服务层的目标是尽最大可能降低问题发生率，这层包括三部分：功能分离、功能降级和多机互备。功能分离主要是将业务的核心服务和非核心服务分离，避免非核心服务出现问题时影响到核心服务功能，高校图书馆的核心服务主要包括文献〔纸质和电子〕管理，用户信息，管理信息，身份验证，非核心服务包括留言，查询，动态等。区分核心服务和非核心服务后建立多个服务器，不分主备将核心服务和非核心服务设置在不同的服务器上，通过通用访问接口连接，一旦发生问题可及时切断连接并自由转移服务任务到其它服务器上，这种方式将使系统间的互影响降低到最小[5]。3.4业务应用层参照成本和规模的可控度，要保持数据的一致性在本系统中设置在业务应用层中。多机互备使数据库在不同的服务器上运行，且不分主从独立运行，数据发生异常时任何一台服务器因地位平等都可及时接手业务提供正常服务，这就是同步数据的主要作用。重读数据是为了保证数据的实时性，当数据发生异常，允许二次重读，这时通过通用访问接口读取其它服务器上的数据，因为每台数据库服务器上运行的数据都是同步的，访问操作不会受到任何影响。重新生成的数据也不会影响到正常业务的开展，且可随时根据需要分配资源和切换不同数据库测试系统稳定性。3.5管理维护层实时监测与全方位管理是管理维护层的主要任务。实时监测的实现方式是研发一套可随时采集数据、分析、提交报告的可视化界面系统，管理人员第一时间获得详细的运行情况，不要出现问题后人为去排查业务出现的问题，繁琐的过程耗时耗力且不一定发现问题根源所在。全方位管理就是监测系统应该监控到业务中的每一个环节，用户访问、数据交换、查询浏览、信息更新等，同时对业务中涉及到的软硬件也随之监测，例如数据库存储、防火墙运行、CPU和内存使用率等。管理运维层的主要任务就是在设置的容忍时间内准确定位问题所在，并提供解决方案[6]。4结论随着高校图书馆的发展，高校图书馆联盟的建立，其业务需求和技术都在不断上升，网络危险因素也会增加，高可用的架构体系才能保证业务的正常开展，因此需建立一个持续的监管流程，技术改进的同时保障外围工作的正常进行。本文提出的准确定位、快速恢复、常态运危等目标都是针对系统业务流程设计的