CN1968166A - 基于网络结构的智能终端应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于网络结构的智能终端应用系统，包括至少一个区域网络，区域网络包括智能终端、接入网、防火墙，该应用系统还包括：第一服务器区，具有多个提供不同功能服务的服务器组，其中，每一个服务器组包含至少一个服务器，每一个服务器组中的服务器提供相同的功能服务，且第一服务器区包含授权域名解析服务器；网络负载均衡设备，分别与防火墙及第一服务器区相接，根据智能终端请求访问的服务器组的地址及与地址对应的服务器组中的服务器的负载大小，选择负载最小的服务器中的一个与智能终端进行连接。

Description

基于网络结构的智能终端应用系统

技术领域

本发明涉及网络技术，尤其涉及基于网络结构的智能终端应用系统。

背景技术

随着网络和通信技术的飞速发展，各种应用平台系统层出不穷，尤其是智能终端的出现，使得智能终端的应用倍受关注。一般来说，现有的智能终端应用系统的网络结构都大同小异。如图1所示，智能终端11通过接入网12，并通过防火墙13与网络接入设备14互联，网络接入设备14接有服务器组15，其中，智能终端11可以为手机、PDA等无线终端，接入网12为移动网络或专用数据网络等网络系统，防火墙13主要负责网络的安全，网络接入设备14根据智能终端11提供的IP地址(智能终端11只提供域名，本地DNS服务器将该域名识别并转换为IP地址)选择服务器组15中的一个相应的服务器，服务器组15中可以包括例如管理服务器、系统维护器、流媒体服务器及短信服务器等多种服务器，这些服务器能够根据智能终端的请求服务于该终端。

由上述网络结构可知，由于网络接入设备14连接有能够提供多种功能服务的服务器组15，所以持有智能终端11的用户可以享有浏览网页、收发邮件、在线收看视频节目、视频点播等多种服务，这给用户提供了便捷丰富的娱乐方式。但从上述网络结构也可看出，随着持有智能终端的用户数量的迅速增加，一定基数的用户同时访问同一个服务器的概率必然会增加，例如，多个智能终端11通过网络接入设备14同时请求服务器组15中的流媒体服务器提供在线收看视频节目的服务，这时的流媒体服务器的访问量会陡然上升，流媒体服务器一定会不堪重负，这样极有可能会造成部分网络甚至整个系统瘫痪。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种基于网络结构的智能终端应用平台系统，该系统具有负载均衡功能，以使网络流量得到合理的分担，进而保证系统稳定、快速的为用户提供服务。

为此，本发明提供了一种基于网络结构的智能终端应用系统，包括至少一个区域网络，区域网络包括智能终端、接入网、防火墙，该应用系统还包括：第一服务器区，具有多个提供不同功能服务的服务器组，其中，每一个服务器组包含至少一个服务器，每一个服务器组中的服务器提供相同的功能服务，且第一服务器区包含授权域名解析服务器；网络负载均衡设备，分别与防火墙及第一服务器区相接，根据智能终端请求访问的服务器组的地址及与地址对应的服务器组中的服务器的负载大小，选择负载最小的服务器中的一个与智能终端进行连接。

其中，网络负载均衡设备通过对比智能终端的源地址与多个区域网络的接近程度，选择多个区域网络中的与源地址最接近的一个区域网络与智能终端进行连接。网络负载均衡设备可以为网络负载均衡交换机或智能域名解析服务器。

其中，第一服务器区包括：第一前端服务器区，与网络负载均衡设备相接，具有多个相异的前端服务器组，每一个前端服务器组包括至少一个前端服务器，前端服务器中的服务器提供相同的功能服务，第一前端服务器区能够被智能终端访问；第二网络接入设备，与第一前端服务器区相接；后端服务器区，与第二网络接入设备相接，不能被智能终端访问。

此外，该应用系统还包括存储设备，与后端服务器区及第一前端服务器区相接，用来存放数据和信息，采用直接附加存储DAS或存储区域网络SAN的方法。

该应用系统还包括：第一网络接入设备，分别与防火墙及网络负载均衡设备相接；第二前端服务器区，与第一网络接入设备相接，具有多个相异的服务器，能够被智能终端访问。

并且，第一网络接入设备和/或所述第二网络接入设备可以为交换机。

除此之外，该应用系统还包括：入口交换机，与接入网相接；备用防火墙，与上述防火墙同时接入入口交换机，并且备用防火墙与上述防火墙相接；第一备用网络接入设备，分别与备用防火墙、第一网络接入设备、第二前端服务器区相接；第一备用网络负载均衡设备，分别与第一备用网络接入设备、网络负载均衡设备、第一前端服务器区相接；第二备用网络接入设备，分别与第二网络接入设备、第一前端服务器区、第二前端服务器区及后端服务器区相接。第一备用网络接入设备和/或所述第二备用网络接入设备可以为交换机。

由以上技术方案可知，本发明与现有的智能终端应用平台系统相比，具有以下优势：

1.本发明采用了具有判断网络负载均衡功能的设备，并且具有全局负载均衡和本地负载均衡两种功能，这种配置可以灵活、有效的把流量分配到地区服务器群或者本地服务器群中的不同服务器中，避免流量瓶颈，提供整体性能；同时还可以对于业务应用从物理层到网络层到应用层等不同的层面进行监控，起到故障转移的作用。

2.本发明采用了存储区域网络(SAN)的存储设备，SAN的使用可以更方便、更快捷的享受高性能、高稳定性和高安全度的存储环境，这无疑将对平台的正常工作秩序和未来的发展都具有非常积极的促进作用。另外，开放的标准，允许用户从各种集成的、通过测试的高可用性、灾难恢复、备份和数据共享方案中进行选择，因而用户能将不同存储系统厂家的设备集成起来以取得最大限度的成功并避免因锁定某一厂家而受到厂家的驱使；方便的负载均衡，可以根据需要在不同的主机之间动态的调节存储容量，而且可以访问一个或多个大的集中管理的存储子系统来运行各种数据共享应用；高可扩展性，一旦现有容量不能满足需要，可以方便的在光纤通道存储交换机上增加磁盘阵列存储产品来实现SAN中对容量的扩充；企业级的备份，备份程序及管理维护工作得到简化，磁带子系统可以被无数的服务器所共享，而且备份时不会影响到整个以太网络的性能。

3.本发明的备用系统可极大提高区域网络甚至整个应用系统的生存能力，为智能终端提供了安全、稳定、高效的服务。

附图说明

图1为现有智能终端应用平台的网络结构图。

图2为本发明的基于网络结构的智能终端应用系统的一个区域网络结构图。

图3为本发明的具有多个区域网络的智能终端应用系统的结构图。

图4为本发明的基于网络结构的智能终端应用系统的实现全局负载均衡功能的示意图。

图5为本发明的基于网络结构的智能终端应用系统的增加备份系统之后的区域网络结构图。

具体实施方式

下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。

首先，请参照图2，图2为本发明的基于网络结构的智能终端应用系统的一个区域网络结构图。如图所示，智能终端201通过接入网202，并通过主用防火墙203与第一主用交换机204互联，其中，智能终端201可以为具有上网功能的手机或掌上电脑等，接入网202例如为中国联通公司的165数据网。用户可以在智能终端201中输入域名，智能终端201对应的本地DNS服务器(本地域名解析服务器)对域名进行解析，并转换为欲访问服务器的IP地址，第一主用交换机204根据该IP地址选择对应的服务器，如果该IP地址指示的是不需要负载均衡功能的服务器，则第一主用交换机204选择第二前端服务器区211与智能终端201连接，如果该IP地址指示的是需要负载均衡功能的服务器，则第一主用交换机204选择第一服务器区210与智能终端201连接。智能终端201的访问请求首先到达与第一服务器区210相接的网络负载均衡交换机205，网络负载均衡交换机205根据该IP地址及第一前端服务器206中对应该IP地址的服务器的负载大小，选择负载最小的一个与该IP地址对应的服务器与智能终端201连接，其中，当智能终端201的访问请求到达网络负载均衡交换机205时，网络负载均衡交换机205可以对第一前端服务器206中与该IP地址对应的所有服务器进行负载查询以找到一个负载最小的服务器，以使智能终端201接入到负载最小的服务器，相对的减轻其他服务器的访问负担。此外，虽然第一前端服务器区206与第二前端服务器区211能从公网被访问，但在与智能终端201的数据交换过程中，极有可能需要后台的相关操作或后台存储的数据，所以第一前端服务器区206与第二前端服务器区211还接有第二主用交换机207，且第二主用交换机207还接有后端服务器区208，后端服务器区208中的后端服务器提供支持第一前端服务器区206与第二前端服务器区211中的服务器的功能服务，随着系统提供的功能服务的增多，使得系统本身的数据存储量必然加大，所以后端服务器区208还连接有存储设备209，此存储设备209可以采用直接附加存储(DAS)或存储区域网络(SAN)的方法，其中，SAN通过专用的集线器、交换机和网关建立起与服务器和磁盘阵列之间的直接连接，这种网络技术支持远距离通信，并允许存储设备真正与服务器隔离，使存储成为可由所有服务器共享的资源，例如，后端服务器208根据第一前端服务器区206与第二前端服务器区211的前端服务器的请求，可对存储设备209发出检索数据的指令，存储设备209根据该指令返回给后端服务器208对应的数据。

图2中公开的网络负载均衡交换机205承担了本地负载均衡功能，实际上，网络负载均衡交换机205还可实现全局负载均衡功能。

请参照图3，图3在图2的基础上增加了多个相同的区域网络。在图3中，多个接入网202之间有VPN通道(图中未绘示)相连，VPN通道可由防火墙自带的VPN功能来实现，使得各个应用平台212虚拟在一个大的内网中，方便了各个应用平台212的服务器之间的通信，便于管理，也保证了通信的安全性。

下面介绍一下本发明采用的全局负载均衡的技术方案。

如图3所示，网络负载均衡交换机205通过比较智能终端201的源IP地址与各个应用平台212的服务器IP地址，选择与智能终端201最为接近的应用平台212的服务器与智能终端201连接。

具体方案请参照图4，图4为本发明的实现全局负载均衡功能的示意图。如图所示，假设两个区域网络分别为北京地区网络405和上海地区网络406，实现全局负载均衡功能的过程为：

1.上海的终端401访问u-web主页，首先向本地DNS服务器402发出DNS解析请求；

2.本地DNS服务器402将DNS请求转给已注册的授权DNS服务器404，假设授权DNS服务器404的地址被注册为北京地区网络405的北京7层交换机403地址，北京地区网络405的北京7层交换机403收到DNS请求后转给授权DNS服务器404，授权DNS服务器404分析后，返回DNS回应信息，回应信息内为北京地区网络405的北京u-web服务器409的IP和上海地区网络406的上海u-web服务器407的IP。

3.北京地区网络405的北京7层交换机403收到DNS回应后，通过分析和算法计算，发现终端401离上海地区网络406近，于是修改DNS回应中的u-web域名与IP地址的对应信息，只将上海地区网络406的上海u-web服务器407的IP地址写在回应信息中，然后发给终端401所在的本地DNS服务器402。

4.本地DNS服务器402再把回应信息发给终端401，并对回应信息进行缓存。

5.终端401最后收到的u-web域名的访问IP地址为上海地区网络406的地址，从而终端401将访问上海地区网络406的上海u-web服务器407。

需要说明的是：

(1)在全局负载均衡功能里，首先，北京7层交换机403会判断北京地区网络405和上海地区网络406的服务器是否运行正常，也就是进行服务器的健康检查(health check)，运行不正常的服务器将会被排除掉。然后采用的是北京7层交换机403里的“affinity”设置来进行区域判断。“affinity”设置的原理就是按照访问的源IP地址来决定对回应信息的修改，也就是在北京7层交换机403中设置一些地址段，不同的地址段对应不同的区域，当收到DNS请求后，北京7层交换机403判断该请求的原IP地址属于哪个地址段及对应的区域，然后将DNS回应信息中的域名解析IP改为该区域的服务器IP地址。需要注意的是原地址不是终端401的IP地址而是终端401使用的本地DNS服务器402的IP地址。实际上，完全可以使用各个区域网络(包括北京地区网络405和上海地区网络406)的DNS地址来设置地址段。

(2)因为“affinity”设置的问题，需要使用全局负载均衡功能的域名在授权DNS服务器404中设置的对应IP地址必须为北京7层交换机403里配置的虚拟IP地址，这个虚拟IP地址是一个内网的IP，对应真实服务器的内网IP。这样就会出现问题，DNS回应信息中的IP为内网IP，终端是不能访问这个内网IP的。为了解决这个问题，使用了防火墙的“dns translation”功能。这个功能可以将DNS回应信息中的内网IP改为对应的公网IP地址。

(3)在上面的过程中曾提到，终端401所使用的本地DNS服务器402会将DNS回应信息进行缓存。这是DNS服务器的基本功能。对于例如u-web和u-mail这两个域名，最终的解析工作可以由北京地区网络405的授权DNS服务器404和上海地区网络406的授权DNS服务器(图4中未绘示)完成，终端401使用的本地DNS服务器402中并没有u-web和u-mail域名主机的实际地址，当本地DNS服务器402第一次收到u-web或者u-mail域名主机的解析请求时，会把解析请求转给授权DNS服务器404，收到解析请求的回应信息后，本地DNS服务器402缓存该结果。在回应的信息中有个参数“TTL”，称为生存周期(time to live)。在生存周期时间内缓存的结果将有效，本地DNS服务器402在收到相同的域名主机解析请求后，直接将缓存的结果回复给终端401，超过了生存周期的时间，缓存的结果就会失效，这时收到解析请求后，将再次转给授权DNS服务器404处理。需要注意的是，如果设置时间较长的话，可能会出现一个问题。也就是当北京地区网络405和上海地区网络406的服务器出现故障时，如果TTL设置过长，在TTL还没有失效时，终端401将使用本地DNS服务器402中的缓存结果，但是缓存结果中的服务器已经出现故障了，所以终端401访问将出现问题。为了避免这个问题，可以将TTL值设置为2分钟或更为合适的时间。

在图2-图4中，本发明采用的是网络负载均衡交换机作为实现本地负载均衡和全局负载均衡的设备，实际上，还可采用智能DNS服务器等其他负载均衡设备来实现负载均衡功能，服务的原理和上述方法类似。以实现全局负载均衡为例，终端的DNS请求将先被转到智能DNS服务器，智能DNS服务器的数据库中有各区域网络的IP地址信息或者是各地区的DNS服务器IP地址信息，通过这些信息来判断终端所在的地区，从而返回给终端能够就近接入的服务器IP地址。

除此之外，为了整个应用系统的运行稳定和网络安全，本发明还提供了在图2所示的区域网络基础上增加的多个备份系统，以解决图2中的主要运行设备发生故障时网络瘫痪的问题。

如图5所示，入口交换机213与接入网202相接，备用防火墙214分别与入口交换机213及主用防火墙203相接，一旦图2所示的区域网络不能正常运行时，入口交换机213会将智能终端201接到备用防火墙214及与其连接的后续设备(即启用备份系统)，第一备用交换机215分别与备用防火墙214及第二前端服务器区211相接，备用网络负载均衡交换机216分别与第一备用交换机215、网络负载均衡交换机205及第一前端服务器区206相接，第二备用交换机217分别与第二主用交换机207、第一前端服务器区206、第二前端服务器区211及后端服务器区208相接。这些备用设备的增加，可有效的提高区域网络甚至整个应用系统的生存能力，使得整个应用系统平稳、高效的运行。

此外，由于本发明的智能终端应用系统配备了多个服务器区，不仅能实现网页浏览、下载、流媒体服务、短信服务和邮件服务等应用，同时具备完善的用户管理和系统运行监控功能，例如对智能终端用户进行注册、鉴权、计费、管理、统计等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于网络结构的智能终端应用系统，包括至少一个区域网络，所述区域网络包括智能终端、接入网、防火墙，其特征在于还包括：

第一服务器区，具有多个提供不同功能服务的服务器组，其中，所述每一个服务器组包含至少一个服务器，所述每一个服务器组中的所述服务器提供相同的功能服务；

网络负载均衡设备，分别与所述防火墙及所述第一服务器区相接，根据所述智能终端请求访问的所述服务器组的地址及与所述地址对应的所述服务器组中的所述服务器的负载大小，选择负载最小的所述服务器中的一个与所述智能终端进行连接。

2.如权利要求1所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述网络负载均衡设备，通过对比所述智能终端的源地址与所述多个区域网络的接近程度，选择所述多个区域网络中的与所述源地址最接近的一个区域网络与所述智能终端进行连接。

3.如权利要求1所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述网络负载均衡设备为网络负载均衡交换机。

4.如权利要求1所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述网络负载均衡设备为智能域名解析服务器。

5.如权利要求1所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述第一服务器区包括：

第一前端服务器区，与所述网络负载均衡设备相接，具有多个相异的前端服务器组，所述每一个前端服务器组包括至少一个前端服务器，所述前端服务器中的所述服务器提供相同的功能服务，所述第一前端服务器区能够被所述智能终端访问；

第二网络接入设备，与所述第一前端服务器区相接；

后端服务器区，与所述第二网络接入设备相接，不能被所述智能终端访问。

6.如权利要求5所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于还包括：

存储设备，与所述后端服务器区及所述第一前端服务器区相接，用来存放数据和信息，采用直接附加存储DAS或存储区域网络SAN的方法。

7.如权利要求6所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于还包括：

第一网络接入设备，分别与所述防火墙及所述网络负载均衡设备相接；

第二前端服务器区，与所述第一网络接入设备相接，具有多个相异的服务器，能够被所述智能终端访问。

8.如权利要求1所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述第一网络接入设备和/或所述第二网络接入设备为交换机。

9.如权利要求7所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，还包括：

入口交换机，与所述接入网相接；

备用防火墙，与所述防火墙同时接入所述入口交换机，并且所述备用防火墙与所述防火墙相接；

第一备用网络接入设备，分别与所述备用防火墙、所述第一网络接入设备、所述第二前端服务器区相接；

第一备用网络负载均衡设备，分别与所述第一备用网络接入设备、所述网络负载均衡设备、所述第一前端服务器区相接；

第二备用网络接入设备，分别与所述第二网络接入设备、所述第一前端服务器区、所述第二前端服务器区及所述后端服务器区相接。

10.如权利要求9所述的基于网络结构的智能终端应用系统，其特征在于，所述第一备用网络接入设备和/或所述第二备用网络接入设备为交换机。

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