臺灣博碩士論文加值系統

在本論文中，基於Linux叢集(Cluster)技術，我們建構了一個高可用性的購物網站。本論文所提的高可用性購物網站，其架構由四台Linux伺服器組成，其中的兩台組成一個Active/Passive(主要/備援)網頁伺服器，負責執行購物網站程式，另兩台電腦則組成主要資料庫伺服器及備援資料庫伺服器，此架構可解決Heartbeat的裂腦問題。
Active/Passive網頁伺服器，採用PHP語言撰寫購物網站程式，並採用安全性極高的Heartbeat技術來執行錯誤輪替。當主要網頁伺服器執行錯誤或網路有故障時，另一個備援網頁伺服器會主動接收主要網頁伺服器的工作。主要/備援資料庫伺服器採用MySQL資料庫，網頁伺服器中的資料除了會存放在主要資料庫伺服器外，也會將資料備份到備援資料庫伺服器。當主要資料庫伺服器發生故障時，網頁伺服器會自動連結備援資料庫伺服器存取資料。
在本論文中，我們除了探討叢集架構下4台伺服器的設定步驟外，也會探討在叢集架構下購物網站的設計技巧。本論文所提的購物網站架構，經實際驗證後功能穩定可靠，為建構簡易及高可用性的購物網站，提供了一個實際可行的方法。

ABSTRACT
In this thesis, based on Linux cluster technology, a high-available shopping website is proposed. To make up the shopping web server, four Linux servers are used. Two Linux servers are to compose Active/Passive web servers. And another two are to compose main/backup database servers.
The program of Active/Passive web servers is based on the PHP language. And the Heartbeat technology is used in Active/Passive web servers. When one of web server is failure, another web server can take over at once. The technology of the database servers is based on the MySQL database. The web server can access data from the main database server. Meanwhile, data backup to another database server. Once the main database server is failure, backup database server is alive. And we can access data from the backup database server.
In this thesis, steps to setup Linux cluster servers are discussed. The skill to code the shopping web server program under the Linux cluster configuration is also explained. Thus, in this thesis, we potentially proposed a simple way to design a high-available shopping website.

本文架構
本論文的架構如下：
第一章 緒論
第二章 叢集技術的基本原理
第三章 叢集技術規劃與架設
第四章 叢集技術與購物網站結合
第五章 結論
簡略敘述各章內容：第一章為緒論，乃敘述本研究的研究動機、文獻回顧及本論文研究目的；第二章為叢集技術的基本原理，介紹叢集技術相關架構及原理，如高可用性、負載平衡叢集等等；第三章為叢集技術規劃與架設，主要是說明在一般的叢集系統在工作流程上的缺失，及本文的架構如何解決故有的問題，並詳述其組織架構與如何架設，以及當系統架設完成後如何測試。第四章為說明負载平衡叢集與購物網站的結合，重點放在如何處理Session不連續這個問題。因為Session是將資料存在伺服器端，但這特質卻大大的背離了負载平衡叢集的特色。因為負载平衡叢集就是藉由DNS或導引器將不同的連線分配至不同的伺服器，這做法會使得Session不連續，造成一些要使用Session的功能的網站無法在故有的負载平衡叢集正常執行，第五章為結論提及本篇論文改善那些問題及未來的展望。

文獻回顧
叢集技術在近年被大型的入口網站及企業所重視，主要是因為ADSL的普及造成全球網路人口不斷的增加，每個大型網路書店如Amazon、博客來網路書店[4] [5]及搜尋網站如Google [7]，因為上網人數的激增，傳統的伺服器技術已經不堪負荷這麼龐大的工作量。加上伺服器的效能也發展到一定瓶頸已無法大量的提昇，且不斷的提高硬體設備要不斷花費大量的資金，即使如此也不一定追的上網路人口的激增的速度。

近年來網路改變了傳統的商業模式，網際網路引起新型的商業模式。網路拍賣及購物網站可能是一個完美的例子。它將古老的拍賣與網路結合，網路拍賣及購物網站已經被廣泛地使用在整個世界 (例如：Yahoo! 奇摩購物[6])。網際網路更擴大它的應用到金融証券。網際網路的商業模式將逐步形成[11]。

過去網際網路，音頻和可視訊息及檢索業務並沒那麼受大眾歡迎，主要是因為低速網路和緩慢的設備。現在由於快速的處理器和網路頻寬增加，影音網站漸漸的流行起來。解決這些問題的一個辦法是升級伺服器。另一個是將增加伺服器的數量，並且在他們之中使用負載平衡技術[14]。用戶越來越倚賴這些複雜的網路服務(例如：銀行業，產品購買)，這些應用提供動態的內容，和資料庫結合起來，並且提供安全的商業交易。這些新服務使用量增加時，使得穩定的Session服務漸漸的變成伺服器的能力指標[10]。
對於購物網站來說，完整的Session功能，很可能產生更多的收入(因為它象徵客戶端購買產品)，Session損壞或者延遲，象徵結賬和產品裝運出錯一樣，意味著網站的收入損失。從客戶端來說，這表示伺服器不夠穩定。因此Session的功能完整，成為衡量伺服器穩定性的指標，特別在高負載的時期[12]

關於Session的處理為了適當的工作分配，在學界有很以演算法來測試Session的處理順序，藉此尋找出減輕負載的方法[1]。在研究負載平衡時，不只要考慮工作時Session負載問題，也因為Linux Virtual Server Cluster [2]分配客戶端的連線需求造成客戶端的Session資料不連續，Linux虛擬伺服器可應用先進的負載平衡技術，來建造具有可延展和高可用性的伺服器，例如高速緩存、郵件、ftp、影像和VoIP服務[3]。
藉由Linux系統中的Apache來建構伺服器以及網路的存取設定[8]時，我們可藉由動態DNS的機制，以更新DNS的設定，將網域名稱的IP指向備援的節點，便可以達到錯誤輪替的效果。這個方法實作起來並不困難，但是由於DNS協定為了提升效率採用快取機制，所以DNS伺服器會將查詢的結果暫存在記憶體中，如果隨後又有相同的查詢，便會直接將先前暫存的IP提供給查詢者。因此即使管理者將DNS的TTL (Time To live，此為資料在快取中保存的時間)值設定得極小，新的DNS設定要全面生效仍然需要一段時間[9]，造成使用者必須遭遇到一小段服務中斷的空窗期。
在本論文中，我們的研究主題是解決高可用性叢集Heartbeat錯誤輪替技術的裂腦問題，及負載平衡的Session不連續等問題。例如，如果兩位客戶，訪問不同的伺服器，購買某種產品，兩台伺服器必須保證他們沒出售相同的東西兩次[15]。在文獻上各有其解決方式，在Session不連續的問題上有人採共用Session的技術，另一說法是將規畫一個特別的傳輸模式透過轉碼將Session的資料送出。
或許是學習上的限制(因為需要一定數量的電腦設備)，叢集技術不是很普及的一門技術，所以在網路上討論確大都停滯在初期的雛型，不然就是一些大公司在發展各自的叢集設備及架構，而在本論文中，我們將嘗試以叢集技術來建構高可用性的購物網站，也會為在建構叢集伺服器時會遇到的問題，提出自己的解決方法。