云平台下高可用API网关设计与实现
这是一篇关于API网关,高可用,反应式编程,微服务,Kubernetes的论文, 主要内容为近年来,随着云计算软硬件设备更新迭代,应用开发架构也进入新常态。微服务架构因其高灵活、低耦合、易开发等特性而广受好评,微服务相关技术也充分发展。在市场新环境新需求下,微服务架构与容器云集群化部署,为高并发、高可靠的业务服务提供稳定可靠的解决方案。微服务集群化部署、负载均衡、弹性伸缩等容器云技术为服务提供安全可靠,同时系统各个模块的拆分粒度也越来越细,完整的一次服务往往需要在多个微服务实例链路间反复调用。在这过程中可能存在重复鉴权、日志管理、服务熔断等工作,不仅新增不少冗余代码,也降低执行效率。此外,服务接口更新、服务副本扩缩也会带来大量配置维护成本。为此本文设计了一款高可用API网关来解决上述问题。较传统网关为每个业务或服务开发维护子网关,本API网关整合了系统全局业务成为所有流量的请求入口,采用反应式编程设计实现组件的自动发现和更新机制,极大的减轻了服务维护成本。在网关的纵向拓展上,采用Nettty高性能异步非阻塞网络框架、反应式编程、请求聚合、缓存机制、熔断降级等模块设计,实现网关单体运行的高性能。在网关横向拓展上,基于Nginx动态代理、Prometheus性能监测和Kubernetes容器编排为API网关提供负载均衡、弹性伸缩、灰度更新等特性,实现网关云平台下的高可用,避免因作为流量入口而成为全局性能瓶颈。基于现有私有云平台为网关设计了网关配置中心、网关算力、自动注册组件和容器化部署四个模块。Nginx集群作为整个网关服务的入口,反向代理Kubernetes集群化部署的网关实例,实现流量监控与弹性伸缩。本文设计实现的网关较开源API网关在业务整合、部署维护、总体性能方面有较好的效果。
高可用生鲜商城系统的设计与实现
这是一篇关于生鲜商城,高可用,微服务的论文, 主要内容为生鲜业务作为零售电子商务中的重要一环,拥有非常好的发展前景和利润空间,近年来发展迅速。在新信息技术爆发式发展和用户消费结构升级的当下,线上服务和线下体验相结合的新零售模式逐渐形成。为实现在线商城、生鲜零售和社区超市线上线下联动融合的商业模式,需要高可用的生鲜电商系统提供支撑。分析了高可用生鲜商城的系统需求,将系统划分为商品模块、用户模块、商城管理模块和后台管理模块四部分。服务端采用微服务架构,最上层抽象出API网关,下游聚合6个服务化工程,分别是门店商品中心、订单中心、用户原创内容中心、用户中心、营销中心和后台管理中心。上述微服务都能单独设计和实现,提高了开发效率;服务能动态按需扩展,保证服务能支撑一定的高并发场景。系统微服务实现使用Spring Cloud框架,开发语言采用Java,持久化使用My SQL数据库和Fast-DFS分布式文件存储系统,客户端前台使用了微信小程序,管理员后台基于Web页面开发。通过技术和业务上的设计来保障了生鲜商城系统的高可用。技术上,微服务都能快速、独立地部署和扩展,避免了单点故障,提高了系统可用性;通过在后台接入层增加流量限制来防御恶意流量或陡增流量,增加对下游服务的降级开关和在系统框架引入熔断中间件以避免服务雪崩,保障后台服务稳定;通过提供线上服务实时监控和异常日志查询,保证服务出现故障能快速感知、快速定位和快速解决。在业务上,通过实现变动频率大的变量和规则配置化,降低服务更新频率,减少服务部署带来的不稳定性。目前已按照需求完成了高可用生鲜商城的设计和开发,并进行了功能测试和性能测试,证明了生鲜商城系统符合设计要求。系统上线后迭代开发成本低、支持快速上线,能及时响应用户需求。
基于混合云平台的负载均衡业务管理系统设计与实现
这是一篇关于混合云,负载均衡,高可用,容灾切换的论文, 主要内容为随着云计算技术的不断发展,越来越多的公司都建立起了自己的私有云平台来管理自己的私有云服务。虽然自建云资源可以有效降低企业的开发运维成本和保障安全,但是在大型活动、国际业务等特殊情况下需要使用公有云服务来满足业务的弹性扩容,避免购置硬件设施,以降低企业成本。在系统容量需要扩展的需求下必然会使用到负载均衡服务,如何简便地申请和管理混合云的负载均衡业务,并且保障服务的可靠性是一个企业内部系统需要考虑的问题。为此,需要建立一套能够简单易用的负载均衡业务管理系统,并向企业内部提供多协议支持、高可用保障、运维监控等功能支持。针对上述情况,论文设计并实现了基于混合云平台的负载均衡业务管理系统。企业用户可以申请四层或七层负载均衡,跨可用区容灾切换等业务,运维管理人员可以通过系统管理集群信息,管理系统配置等。本系统使用Java语言与SSM框架实现业务逻辑,Free Marker模板引擎实现用户界面,使用主从My SQL数据库集群保存系统信息。论文结合用例图对平台进行功能需求分析和非功能需求分析,通过给出系统总体架构图、系统功能模块组成图进行软件架构设计和功能设计,使用E-R图以及相关数据库表进行了系统数据库设计,最终实现了B/S架构的混合云负载均衡业务管理系统。经过在测试环境完成了覆盖所有模块的系统测试之后,保障了系统在线上环境能够正常稳定地运行。该系统解决了用户部署负载均衡业务繁琐的问题,统一了公有云厂商负载均衡业务操作,有效管理了企业云资源使用情况,方便了运维人员监控业务故障状态,及时地通知告警,持续地为企业用户提供服务。
某商业银行快捷支付平台的设计与实现
这是一篇关于快捷支付系统,PowerEngine,责任链设计模式,高可用,可扩展的论文, 主要内容为互联网,软件开发理论及软件开发技术的快速发展潜移默化地影响了支付方式。传统线下纸币类交易越来越少见,新兴线上无纸币支付正锐不可当。线上快捷支付无时间、地域、币种等限制,能够有效减少资源浪费,提高用户消费体验。银行企业为提高用户支付体验、减少用户流失、增加银行收益,急需从传统线下业务转型,大力发展线上业务,加快行内业务信息化速度,增强自身竞争力。因此,银行企业急需一套能够与各大支付平台无缝对接,能够为用户提供线上支付服务的系统,即银行快捷支付服务系统,简称为快捷支付系统。本文项目来自于作者所在实习公司针对国内某商业银行与各大支付平台对接的快捷支付业务而开发的快捷支付服务系统,简称快捷支付系统。本文从选题意义入手对国内外快捷支付系统发展状况进行研究,并对系统实现技术进行详细介绍。系统使用金融类开发框架PowerEngine进行开发,使用Quartz框架实现系统定时任务地启动。文中从用户、第三方平台、银行三方面对快捷支付系统进行需求分析,了解系统特点,确定系统功能性及非功能性需求。快捷支付系统主要提供五种客户服务及一种银行服务,分别为签约服务、解约服务、支付服务、退款服务、查询服务、银行结算服务。六种不同类型的服务具有不同的应用场景及任务处理流程。本文在作者实习公司原有系统基础之上对快捷支付系统进行总体架构设计,其中包括快捷支付系统数据库设计、快捷支付系统架构设计及系统功能模块设计。文中将该快捷支付系统划分为三个核心层,即网络层、服务层、存储层,并将系统中的三个核心层进行详细设计。网络层通过使用Nginx与Tomcat相结合实现系统负载均衡、动静态分离,并且设计IP白名单实现无效请求拦截。服务层专注于系统业务功能实现,并使用责任链设计模式进行设计,实现系统解耦,简化对象间的相互连接。存储层使用MyBatis及MySql数据库实现系统交易信息存储。此外,根据不同快捷支付业务设计不同服务执行模块,定义模块间的通讯方式,旨在设计开发出一套高可用,可拓展的快捷支付系统。最后,文中介绍了系统的测试工作。根据不同业务场景设计测试用例,逐一执行测试用例实现系统功能性测试,保证系统服务正确性。使用测试工具LoadRunner模拟多用户并发操作,记录不同并发量下系统服务响应时间及CPU占用率实现系统非性能测试。分析系统测试结果,对不足之处进行改进,保证系统高可用性及可靠性。
基于微服务架构的高可用高扩展视频会议系统的设计与实现
这是一篇关于视频会议,WebRTC,微服务,高可用,高扩展,动态加权负载的论文, 主要内容为随着实时音视频通信技术向低延时、强互动、超高清的方向快速迭代,如何开发高效稳定的视频会议系统,提高远程办公效率成为国内外通讯科技企业关注的焦点。然而,传统的音视频解决方案存在众多问题。首先,主流视频通信方式需要依托于嵌入式硬件设备或者客户端软件,存在兼容性差、便捷性低等问题;其次,面对需求的快速迭代,传统单体服务存在扩展困难、可用性低等缺陷;此外,单一流媒体服务难以适应动态变化的会议规模,容易造成资源的浪费。为了解决上述问题,本文针对企业远程办公场景,基于Web RTC通信规范与微服务架构,以浏览器作为通信媒介,研究并实现了一个具备视频通话、会议后期处理与分析、实时监控等功能的高可用、高扩展软件视频会议平台。主要研究内容包括以下三点:系统需求分析与总体设计。针对单体服务扩展性差的问题,本文基于微服务理念,将系统划分为用户服务、会议服务、监控服务等六个模块,从功能性与非功能性两个方面进行需求分析。基于分析结果,从技术架构、功能应用、数据流转三个维度进行架构设计。根据功能架构设计每个模块的具体功能,分析功能实现的难点与扩展点。高可用与高扩展技术研究。针对高并发场景,从三个方面对系统的高可用性与高扩展性进行深入研究。业务节点方面,针对节点负载差异过大、扩容不及时等问题,基于Pick-KX算法,考虑节点配置和实时性能,提出动态加权负载算法(DWL),实现实时负载均衡和弹性扩容;数据服务方面,针对数据库可用性下降问题,设计多层级缓存机制,保障缓存集群平滑扩展,有效减少响应时间;请求链路方面,针对请求链路中部分节点异常问题,基于Hystrix设计熔断降级策略,保障主服务正常响应。系统详细设计与实现。结合上述研究内容,将系统分为客户端、服务端、流媒体端。客户端基于Web RTC通信标准,采用SRTP协议传输流媒体数据。服务端基于Spring Cloud实现注册中心、配置中心等支撑组件。此外,针对功能模块进行逻辑梳理与实现,包括采用JWT和RBAC设计用户鉴权模型;基于Event Bus构建消息总线,实现消息发布与订阅;基于Rocket MQ和Thread Pool实现后期数据校验和长响应请求优化。流媒体端组合Coturn和Free SWITCH两种架构,承担媒体协商、数据混流与转发等工作,根据会议规模以及节点负载在两种架构间动态切换,确保用户获得最佳的视频通话体验。根据测试结果,系统在满足功能需求的前提下,响应时间、并发量、丢包率等性能指标均满足预期要求。系统设计方案以及实现过程中的高可用与高扩展技术研究,对流媒体系统领域的研究开发具有一定的应用价值和借鉴作用。
车辆监控平台设计与实现
这是一篇关于高并发,高可用,JTT808-2011协议,微服务,开放API的论文, 主要内容为进入信息时代,在物流、外卖送餐服务,租车服务等领域中,车辆不再简单充当运输载体,拥有大量车辆这样的移动资源的企业往往把车辆作为一个信息点来对其进行数据采集并跟踪指挥布控。为了全天候提供车辆导航定位、监控管理、指挥调度等服务,传统的后台监控平台架构面对日益增长的终端数和采集数据在性能,服务稳定性,时延,维护成本等方面遇到了瓶颈。本文对目前移动互联网关于分布式服务器架构相关技术的研究来设计并实现一个高并发、高可用、可扩展、实时性强的监控平台。监控平台主要分为3个大模块实现,分别是终端数据采集模块,数据分流入库模块,应用模块。其中终端数据采集模块负责终端设备的注册/鉴权、业务数据解析和转发。数据分流入库模块负责数据聚合统计以及分流存储、抽象数据访问接口。应用模块的功能包括数据可视化、固件在线升级。采集模块作为监控平台的上游模块需要处理大量各种类型的通信协议,系统实现基于主从分布式结构,主节点使用Nginx+Zookeper集群实现负载均衡和会话信息的保存,从节点基于Reactor通信模型和责任链模型完成协议解析、转发以及扩展新协议的热更新接口。数据分流入库作为监控平台的中游模块,需要将上游处理过后的采集数据进行聚合统计和入库,系统基于Dubbo+SpringMVC完成抽象、简易的数据访问远程过程调用接口的开发以屏蔽平台数据存储的细节,引入基于磁盘的消息中间Kafka作为采集消息的缓冲区,削峰填谷,最后通过Apache Storm完成实时统计和数据分流入库。应用模块依托已经入库的数据完成各类业务功能,基于业务应用功能众多,实现逻辑复杂的事实,系统采用微服务框架SpringCloud将大应用拆分成小应用并完成以下功能:实时数据监控和历史数据回放可视化以及支持多种传输模式的固件在线升级。最后对系统进行功能和性能测试,并实现可伸缩线程池将IO和业务进行分离提升系统吞吐量和对象池减小系统开销,最终实现了具有研究意义和实用价值的车辆监控平台。
API服务中间件的设计与实现
这是一篇关于Tars,高可用,Docker,Shiro,Redis集群的论文, 主要内容为随着互联网技术飞速发展,中国互联网用户数量不断增加,业务数据也从单一关系性的特点,向复杂多样性转变。指数性增长的并发压力和复杂的数据结构给传统架构模式下的应用带来了巨大的挑战。为了应对这些挑战,“微服务”架构应运而生。但凡是有利又有弊,“微服务”架构并不是万能的。当系统中“微服务”个数达到一定数量后,系统将变得复杂且难以管理[23]。因此,各大应用厂商都在构建自己的分布式解决方案,如阿里的Dubbo+Zk、Pivotal的SpingCloud和Tencent的Tars等。本文通过对这几种分布式框架进行分析和比较,并阐述了最终选择Tars和Springboot来构建分布式服务中间件的原因[21]。该中间件主要由三个部分组成,分别是客户端、服务端和资源管理端。每个部分通过Springboot+Maven+Mybatis-plus来构建。客户端主要负责对外提供接口服务,同时对用户的权限、数据安全和参数校验等基础功能进行封装。服务端实现具体的业务逻辑,同时增加了目前主流数据库访问逻辑的实现,并对核心数据进行缓存,从而增强了服务端对接下游系统的能力。资源管理端主要对系统用户的权限和对外提供的接口进行管理。最后结合Tars在DevOps方面的优势,使开发者能轻松监控和管理已经发布的“微服务”,让开发者将更多精力投入到具体的业务开发中。本论文包含八个部分,前两章简要描述了该论文研究的背景、意义和用到的相关技术。第三章总体介绍了整个系统的架构体系,并分别阐述了每个模块的功能和概要设计。第四、五、六章详细描述了TARS管理平台创建和每个模块的实现细节,并对其部分核心代码进行展示。第七章主要是对该系统的功能性、安全性和并发量进行测试,并对测试结果进行总结和分析。第八章主要论述了系统中存在的问题和今后改进的方向。
基于混合云平台的负载均衡业务管理系统设计与实现
这是一篇关于混合云,负载均衡,高可用,容灾切换的论文, 主要内容为随着云计算技术的不断发展,越来越多的公司都建立起了自己的私有云平台来管理自己的私有云服务。虽然自建云资源可以有效降低企业的开发运维成本和保障安全,但是在大型活动、国际业务等特殊情况下需要使用公有云服务来满足业务的弹性扩容,避免购置硬件设施,以降低企业成本。在系统容量需要扩展的需求下必然会使用到负载均衡服务,如何简便地申请和管理混合云的负载均衡业务,并且保障服务的可靠性是一个企业内部系统需要考虑的问题。为此,需要建立一套能够简单易用的负载均衡业务管理系统,并向企业内部提供多协议支持、高可用保障、运维监控等功能支持。针对上述情况,论文设计并实现了基于混合云平台的负载均衡业务管理系统。企业用户可以申请四层或七层负载均衡,跨可用区容灾切换等业务,运维管理人员可以通过系统管理集群信息,管理系统配置等。本系统使用Java语言与SSM框架实现业务逻辑,Free Marker模板引擎实现用户界面,使用主从My SQL数据库集群保存系统信息。论文结合用例图对平台进行功能需求分析和非功能需求分析,通过给出系统总体架构图、系统功能模块组成图进行软件架构设计和功能设计,使用E-R图以及相关数据库表进行了系统数据库设计,最终实现了B/S架构的混合云负载均衡业务管理系统。经过在测试环境完成了覆盖所有模块的系统测试之后,保障了系统在线上环境能够正常稳定地运行。该系统解决了用户部署负载均衡业务繁琐的问题,统一了公有云厂商负载均衡业务操作,有效管理了企业云资源使用情况,方便了运维人员监控业务故障状态,及时地通知告警,持续地为企业用户提供服务。
基于openstack的高可用集群研究与实现
这是一篇关于OpenStack,资源代理,集群,高可用的论文, 主要内容为随着云计算技术的发展和其应用场景的增多,越来越多的企业选择将云计算技术用于实际生产环境中以应对业务需求。在众多云计算技术中,OpenStack以其开源、灵活、稳定的特点获得了广泛认可,被企业用于云平台的搭建。但是,OpenStack在其可用性方面存在不足,无法实现故障的自动发现和处理,当服务器或某个服务组件发生故障时,可能造成整体服务不可用,给企业带来巨大损失。本文实现的OpenStack高可用集群中,为各服务设计了高可用模式,并将集群按照功能划分为控制集群、计算集群、存储集群,使得集群更易于管理、扩展。首先,对于OpenStack在服务可用性方面的不足,本文基于Pacemaker、Corosync进行集群资源管理,为降低Corosync心跳检测中心跳信息误判的发生,基于管理网络、存储网络双链路进行心跳检测,实现链路故障检测及故障上报功能。设计并实现了控制集群中服务的资源代理,完成了服务的状态检测、故障上报和自动恢复等功能。针对OpenStack计算节点发生故障后,导致该节点上虚拟机实例均不可用的问题,实现了监控模块和故障迁移模块,将故障节点上的虚拟机自主迁移到健康节点上。然后,为保证数据存储的可靠性,解决OpenStack存储组件散乱、数据难以管理的问题,实现了集群虚拟机镜像、磁盘统一存储,并基于Ceph RBD运行虚拟机,使得计算集群能更好专注于服务资源的提供。最后设计并实现了虚拟机的动态调度策略来调节计算节点的负载,避免节点由于负载过高导致的性能下降或负载过低导致的资源浪费。经过测试,本文设计并实现的OpenStack高可用集群可以实现节点级、服务级故障的自动检测和处理,提供稳定可靠的服务以及数据的安全、可靠存储。
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