分布式服务器【浅析一个分布式日志服务器的应用】
时间：2018-12-23 19:43:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文论述了一个分布式日志服务器的实现过程。通过对系统需求的介绍，具体描述了系统的设计过程，并对系统中运用的若干关键技术进行了分析，最后总结讨论了该系统的优点。
关键词：日志服务器 分布式 缓冲 多线程 UDP FTP
引言
日志在实际应用中具有重要的意义。它有助于我们发现系统中存在的问题，以改进产品的质量，也可以从侧面了解用户使用的情况。如果对日志进行更深层次的挖掘，还可以了解用户的潜在需求，为产品开发者提供指导。日志服务器就是用来收集这些日志的平台。本文给出了一个分布式日志服务器的参考应用。
一、需求介绍
本应用主要接收来自小型终端设备的日志信息。终端设备的特点是：1、分布范围很广，分布的范围跨越不同的国家；2、数量很大，达到万级，并且数量仍有不断递增的趋势；3、单个终端在单位时间内发送的日志数量巨大。以上特点无疑就给日志服务器提出了较高的要求，即日志服务器必须能够长时间承受很大的负载，并且能够有很大的数据容量。另外，在这基础上我们还要考虑到将来对系统进行扩展的可能性。
二、系统设计
本系统设计上采用了分布式的架构（架构图见图1）。其中日志接收服务器负责接收来自终端设备的日志数据包，并在经过处理后，传输到日志集中服务器。日志接收服务器分散部署到不同的地点，用于接收来自各个地区的设备的日志。而日志集中服务器负责接收日志接收服务器传输过来的日志文件，并保存到本地的数据库。
（一）架构图
（二）通讯协议
1．终端与日志接收服务器间的协议
对于终端与日志接收服务器之间的协议有两种可选的方案：UDP协议和TCP协议。两种协议各自的特点对比如下表所示：
应用中，结合本应用的特点，我们选择了UDP协议。原因主要有三点：一、本应用收集来自终端的日志，对可靠性要求不是很高，即使有少量数据丢失，也是可以接受的；二、终端发送的日志数据量较小，每个包在100字节左右;三、终端数量巨大，对接收效率的要求非常高。
2．日志接收服务器与日志集中服务器间的协议
这个环节的协议也有两种可选方案：FTP（文件传输协议）和HTTP（超文本传输协议）。本系统的实现选择了FTP。主要的考虑如下：一、FTP可以采用成熟的服务器端产品，这无疑能减少开发的时间成本，也加强了可靠性保证；二、FTP有用户验证机制，提供了一定程度的安全性。
（三）日志接收服务器
日志接收服务器的作用相当于是一个日志中转站。它接收来自终端的日志包，并将日志传输到日志集中服务器。日志接收服务器的工作流程如图2所示。
以下对日志接收服务器上用到的若干关键技术进行说明：
1．缓冲技术
缓冲区是一块空间足够大的内存。接收来自终端的日志包，实际是通过对UDP端口的循环侦听实现的。这一环节对整个系统的性能有着非常重要的影响。因为，一旦接收速度慢，就会导致后续的日志包无法送达，造成丢包。所以，引入缓冲，就是当接收到日志包之后，不进行处理，直接保存到一个缓冲区，这样处理显然就大大提高了接收日志包的速度。引入缓冲还有另外一个好处，就是终端发包的流量是时快时慢的，缓冲区能够对短时间的大流量冲击进行缓冲，避免丢包现象发生。
2．多线程
在解析日志包的时候，为了提高解析的效率，引入了多线程机制。多线程机制提高了CPU利用率，在很大程度上改善了效率。
3．压缩
在传输文件前，本应用先对文件进行了压缩处理，这主要是出于节省网络流量并且提高传输效率的考虑。因为网络的带宽是一种高成本的资源，进行压缩无疑显得非常必要。
（四）日志集中服务器
日志集中服务器是日志的一个总的存储中心。它工作流程如图3所示。
以下对日志集中服务器用到的若干关键技术进行说明：
1．FTP服务器
接收来自接收服务器的压缩文件是通过现有的FTP服务器端软件实现的，目前这种软件的选择是很多的，甚至Windows也有自带的FTP服务器。使用FTP服务器大大节省了开发的时间，并且避免了自行开发可能带来的风险。
2．缓冲技术
在将日志写入数据库的时候，也采用了缓冲技术。在写数据库的时候，逐条写入速度是很慢的。只有在达到一定量的时候，同时写入才能得到最高的速度。当然，同时写入的量是有一个最优的值，并不是越多越好，这个最优值只有通过反复测试才能找出来。
三、系统的优点
（一）分布式
只要能保持和集中服务器以及终端设备的网络通讯，日志接收服务器可以根据需要分布部署在不同的地点。分布式的特点为部署提供了很好的灵活性。
（二）工作效率高
系统经过反复苛刻的压力测试，并且经过不断的优化，使其具有了非常高的工作效率。测试的结果如下：
日志接收服务器处理能力≥每秒10000条日志；
日志集中服务器处理能力≥每秒20000条日志。
（三）可维护性好
由于各个子系统之间功能划分明确，相互独立，子系统之间耦合性低，整个系统的可维护性非常好。一旦发生故障，各个子系统可以相互断开，各自测试，进行故障分析，能够在很短时间内找出问题所在。当某一部分进行软件升级维护的时候，也不会影响到其他部分正常工作。
（四）可扩展性好
当日志接收服务器需要扩充的时候，可以在需要的地点放置一台接收服务器，在进行配置之后就能进行工作，不会影响到其他服务器。
当日志集中服务器需要软件硬件升级的时候，可以先将FTP服务器停止，在升级完成之后再启动FTP服务器，日志接收服务器会将这段期间的文件再上传，不会造成数据丢失。
结束语
本系统在开发和测试阶段，通过反复多次的努力，使系统性能得到很大改进。目前，本系统已经投入运行，经受住了大流量数据的压力和长时间不间断运行的考验，实践证明是稳定的、可靠的、高效率的。开发过程中还解决很多其它的技术问题，比如压力测试时采用的模拟器，以及系统运行状况监视器，由于篇幅的限制，在此就不一一论述。
参考文献：
[1]Java Database Programming Bible， John O’Donahue， 2002.
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