IBM WebSphere Extended Deployment V6.1 概述.doc

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1、简介 WebSphere Extended Deployment，简称为 WebSphere XD 或 WXD，它为企业能够动态且可靠地适应商业需求的变化提供了一个 IT 基础架构，扩展了 WebSphere Application Server 网络部署版和其他中间件平台，帮助企业对现有硬件的使用和管理进行优化，着眼于服务质量的保证、性能的提高、弹性和可管理性上。本文概述了 WebSphere XD V61 的各种特性，包括： 动态操作特性创造了一个虚拟的动态环境，提供了面向目标的负载管理模式。 高级管理特性有：应用程序版本更新，一系列可视化工具，以及对环境运行状况的监控。应用程序在更新版本

2、时不会间断当前 Server 的正常服务。可视化工具可以更好地协助管理员了解当前的运行环境。环境运行状况监视特性监控特定的状况，尤其是故障，当特定状况被检测到后会自动采取正确的措施予以纠正。 计算网格（Compute Grid）功能主要针对长时间运行的批量工作和以计算为中心的应用程序。 对象网格（Object Grid）是一个高性能的、面向事务的、可定制的缓冲框架。 分区工具（Partitioning Facility）是一种针对数据密集型应用的编程框架和运行环境，通过把庞大的环境划分成一个个小的可寻址的分区来提高效率，减少瓶颈效应。 我们将对这些特性做逐一介绍。 在阅读本文之前，如果您对 W

3、ebSphere Application Server Network Deployment V6.1 的功能有基本的了解，那么将会很有帮助。回页首XD V6.1 产品的命名和包 与以往的 IBM WebSphere Extended Deployment 相比，6.1 版本的 XD 产品具有新的命名和产品包，各产品包可独立或组合安装，用户可以根据商业需求和目标选择使用。 第一个包叫做“操作优化”包（Operations Optimization）。这里提供应用程序的可视化、中央负载管理和对运行在 WebSphere 及其他应用程序服务器上的 Java 应用程序的管理。主要组件包括： o 随需

4、应变路由器（ODR)，以一个进程的形式运行，作为 Proxy Server 的一套 filter 使用。提供把 HTTP 请求路由到一组单元的功能。它有 3 个主要随需应变特性：流量控制 / 排队，优先机制和动态负载管理。 o 动态应用程序布置（APC），它能够自动在 server 上布置应用程序的实例；为满足性能目标，启动或停止预先布置好的应用程序实例；并且，它还支持非 WebSphere 环境，如 BEA, Tomcat, JBoss, Geronimo/WebSphere CE 等。 o 运行状况管理和监控（Health Control），可以监控运行着各种软件的 server 的运行状

5、况：检查时效、工作负载、内存使用情况、响应时间，以及堵塞情况。 o 高可用的 Deployment Manager。可运行多个 Deployment Manager 来获得高可用性，为管理功能消除了单点失败；单独在 Deployment Manager 上安装组件，然后从中央位置更新到各节点。 o 应用程序版本管理（Application Edition Control Center）, 可管理一个 WebSphere 单元中一个应用程序的多个版本，能够在不中断应用程序的运行的情况下更新其版本；能够在需要时回退到应用程序以前的版本；还可以让部分用户在验证模式下检验新版本应用的功能。 第二个包叫

6、做“数据网格”包（Data Grid）。数据网格包含高性能的特性，可以让应用程序有效地处理大容量数据： o 分区工具（Partitioning Facility）：它对一个跨越多个服务器的应用程序进行分区。一个分区是集群中的一个可寻址的端点，对特定数据或者特定 EJB 的请求总是被路由到其所在的分区。这样可避免大规模数据复制和缓存。 o 对象网格（Object Grid）是用来存储 Java 对象的高性能的缓存框架。它支持事务处理式的数据访问，还具有可定制的缓存生命周期特性。 第三个包叫做“计算网格”包（Compute Grid）。计算网格能够调度、执行和监控批量类型的 Job, 同时具有增强

7、的服务策略和负载管理功能。它支持 3 种类型的长时间运行工作： o 以计算为中心的应用程序； o 以批量处理作业为中心的应用程序； o 非 -WebSphere 工作。 下面我们开始详细介绍 WebSphere XD V6.1 的主要特性。首先介绍优化操作包（Operations Optimization）的动态操作和各种高级管理特性。回页首XD 优化操作包（Operations Optimization）XD 优化操作产品包主要包括两大特性，一个是动态操作特性，另一个是高级管理特性。回页首XD 优化操作包的动态操作特性 (1). WebSphere XD 的虚拟化特性有三个关键概念： 节点组

8、。节点组本质上是可共享的机器资源池，一个节点组代表一组机器，应用程序在这些机器上运行。在一个时刻，多个节点组可以重叠，即一台机器可以属于多个节点组。 动态集群，与普通集群类似，但是可动态增减活动的 Server 实例的个数。动态集群的活动的 Server 实例是基于服务策略和当前的活动来动态管理的。在生成动态集群时为其指定一个节点组，也就指定了该动态集群所能使能的硬件资源。应用程序安装在一个动态集群上。 服务策略，这是用户定义的希望应用程序能够达到的性能目标。WebSphere XD 根据这个目标对应用程序进行负载管理。服务策略有相对优先级。当发生资源竞争时，具有较高服务策略优先级的应用程序优

9、先获得资源。 在 XD V6.1 之前，虚拟化模型是建立在预定义的资源池 - 节点组上，即首先要创建一个节点组，其内包含若干机器，然后才能在节点组上创建动态集群。而 XD V6.1 改进了这种虚拟化模型，动态集群不只可以创建在预先定义的节点组上，也可以不通过节点组，而是用一个表达式来指定动态集群所能使用的若干节点。这样，动态集群成为该模型的中心概念。从下面的例子可以更好地了解 WebSphere XD 的这种动态的，虚拟环境的好处。首先看在没有 WebSphere XD 的传统环境下的资源使用情况。图 1. 传统环境例 这里显示了一个小型的传统环境，有 3 个应用程序：Stock Tradin

10、g, Account Management, Financial Advice，分别装在各自的集群上。除了高峰访问时间之外，大部分的机器都处于空闲状态，机器的使用率很低。上图显示了在某一个时间段，访问 stock trading 的客户流量突然剧增，当它所在集群的 Server 的使用率接近 100% 时，该应用程序的性能就会下降，即使其他的机器正处于空闲状态也是不可用的。下面我们看在 WebSphere XD 环境下资源的使用情况。假设 3 个动态集群所对应的节点组有重叠，Account Management 动态集群的节点组有 3 个节点，Stock Trading 动态集群有 6 个节点

11、，Financial Advice 动态集群有 2 个节点，他们共用 8 个节点。同时假定 Stock Trading 应用程序的服务策略拥有最高优先级。图 2. WebSphere XD 环境例 当 3 个应用程序的客户请求分别到来时，Server 资源在各自节点组的资源池内动态分配。下图也是显示了在某一段时间 Stock Trading 的负载很重，而 Account Management 和 Financial Advice 的负载非常轻。这时 XD 会增加运行 Stock Trading 的 Server 实例的数量。图中显示此刻 Account Management 和 Financ

12、ial Advice 分别只拥有一个 Server 实例提供服务，其余的大部分机器上都运行最繁忙的 Stock Trading 实例。由此可以清楚地了解动态操作特性。图 3. WebSphere XD 的运行时环境例 (2). 动态特性有下面两个主要组件： 随需应变路由器（On Demand Router），以下简称 ODR。ODR 是对 WAS6.1.2 中的 ProxyServer 的一个增强版，它是智能化的 ProxyServer，是客户请求进入 XD 单元的入口点，负责按优先级分类请求，控制流量，动态管理负载。 动态应用程序布置器（Application Placement Contr

13、oller），以下简称 APC。APC 使用动态集群，在动态集群的每个节点上都有一个或多个 Server 实例，应用程序运行在这些 Server 实例上。当访问应用程序的流量变化时，为了满足预先定义的性能目标（服务策略），APC 会动态地增加或减少活动的 Server 实例的个数。 (3). 随需应变的操作环境 我们通过股票交易的例子说明在 XD 中随需应变的操作是怎样实现的。 图 4. 随需应变的操作环境 图中三个应用程序：Stock Trading，Account Management，Financial Advice，分别安装在三个动态集群上。Stock Trading 应用的服务策略的

14、优先级最高，Account Management 的服务策略的优先级次之，Financial Advice 的服务策略的优先级最低。下面分析当各应用程序的客户请求到达 ODR 时，ODR 是如何处理的。首先分类器把请求按服务策略的优先级分类，分别放到各优先级的队列中。然后流量控制器根据各队列的优先级和当前的流量选择请求，再由路由和负载平衡器把选出的请求发送给后台 Server 处理。对于各动态集群来说，究竟启动多少个 Server 实例，各实例运行在哪台机器上，这些是由应用程序布置控制器（APC）根据各机器的性能和当前负载情况动态决定的。(4). XD 典型的拓扑结构如下图：图 5. 典型拓扑

15、图 这里，Web Server 和 Plug-in 面向 Internet 客户。由 ODR 生成 plugin-cfg.xml 配置文件供 Web Server plug-in 使用。而 ODR 本身不需要这种配置文件，它可以动态知道后台 WAS 单元中的配置信息。为了得到更高的可扩展性和更好的可用性，一般来说在 XD 系统中可以使用多个 ODR。虽然 ODR 可以取代 Web Server Plug-in，直接接受来自 Internet 客户的请求，但许多 XD 客户环境还是选择两者配合使用，把 ODR 放到防火墙里面。静态网页由 Web Server 负责。Plug-in 使用由 ODR

16、 生成的配置文件（plugin-cfg.xml）把客户请求转发给一个或多个 ODR，然后 ODR 动态地把请求转发给动态集群的一个成员服务器。(5). XD 对非 WebSphere 环境的支持 XD V6.1 提供了对非 WebSphere 运行时环境的支持，包括 BEA, Tomcat, JBoss, Geronimo/WebSphere CE, .NET 等。从管理控制台上，可以对它们进行基本的 Server 管理操作，包括启动，停止和 Server 状态查询等。可以进行 Server 运行状况监控和管理，应用程序布置器可以控制资源的分配，还提供有限的应用程序版本管理功能。 (6). X

17、D V6.1 的管理拓扑结构 XD V6.1 的 Deployment Manager 可以同时管理安装了 XD 产品的 WAS 和非 WAS 节点： 在 Deployment Manager 和 ODR 所在的机器上安装 XD，XD Agent 分别作为 Dmgr 或 Node Agent 的一部分存在。 在其他 WAS 节点上安装 XD，XD Agent 也是存在于 Node Agent 内部。 非 WAS 节点上安装 XD 后，XD Agent 作为联系 Deployment Manager 和非 WAS 的 Server 的纽带，独立运行。 对于既存在 WAS 又存在非 WAS 的 S

18、erver 的混合环境，XD Agent 也存在于 Node Agent 内部。这时 Node Agent 既管理 WAS 又管理非 WAS。 回页首XD 优化操作包的高级管理特性 WebSphere XD 包含许多特性用来减轻 WebSphere 管理员的工作。管理控制台上的可视化组件提供整个单元的实时的性能数据和运行状况特征数据图表；管理控制台上的版本控制中心可管理一个应用程序的多个版本，包括版本的在线无缝升级；WebSphere XD 还提供运行状况监视功能，当监测到软件的运行问题时自动采取补救措施；等等。(1). 运行时的可视化特性 XD 对运行环境的监控在版本 6.1 中被强化了。它

19、提供了一系列的视图帮助管理员更好地理解整个运行环境。在管理控制台上可以看到，在 Server，Cluster，applications 和服务策略级别的视图中，除了有详细视图之外，还有操作视图和报告视图，他们都作为独立的标签显示：操作标签视图显示资源的稳定性，资源的动态管理状况，如权值、CPU 使用率等。报告视图以可定制的图表的形式显示运行环境的性能，如 Server 的平均响应时间线状图等。 图 6. 各种可视化视图 除了能显示以上分层的可视化视图外，XD V6.1 对全局的运行时也有可视化视图。一个是总结视图，一个是报告视图。在总结视图中，监控核心运行时组件、ODR、核心组及节点的稳定性。

20、报告视图显示的是运行环境性能的实时快照。同时，当 XD 的稳定性受到质疑时，在这两个视图标签的上面会显示一些操作警告信息，并提示管理员可采取的操作，如某一个 NodeAgent 未启动，某 Server 的 CPU 使用率已达到 95%.(2). 应用程序的版本管理 XD 允许在一个 WebSphere 单元中安装同一个应用的多个版本，每个被安装的版本在系统中被命名为应用程序名 + 版本号。在 XD V6.1 中，版本（edition）意味着 J2EE 应用程序的一个独特的实例，它可以是新构建的程序版本（version），或者是同一个程序版本，只是具有不同的绑定部署。 当旧版本在运行时，可以在

21、不打断响应客户请求的同时，以渐进的方式让新版本应用取代旧版本响应客户请求。 如果在新版本应用运行一段时间后感觉不满意，还可以同样在不打断响应客户请求的同时回退到旧版本应用。 在版本管理中还有一种验证模式，在旧版本应用仍然活跃的同时，让新版本应用在验证模式下运行。在生产环境下，通过设置路由策略，把测试人员发出的请求转发到新版本应用所在的 Server 上，而真正客户的请求仍被转发给稳定的旧版本应用。当测试结束后，可以让新版本应用取代旧版本应用。 (3). 环境运行状况监视特性 XD 可以监视 Server 的活动，检测出一些不良状况，然后自动采取正确的措施来补救。这些不良状况包括： 基于时效的条

22、件策略在相关成员的运行时间达到用户定义的特定值时重新启动那些成员。 超出请求超时条件策略在请求超时率超出条件的规定时，将重新启动成员。 超出响应时间条件策略对请求以及那些请求的完成时间进行跟踪。如果服务器的平均响应时间超出指定的响应时间阈值，则将重新启动该服务器。 内存条件：超出内存使用率策略对成员的内存使用率进行跟踪。当内存使用率超出特定堆大小百分比的时间达到所指定时间长度时，将重新启动成员。 内存条件：内存泄漏策略对 Java 堆中可供服务器使用的可用内存容量的持续下降趋势进行跟踪。 堵塞条件策略对堵塞的请求进行跟踪。当达到指定的检测级别时，将重新启动与此策略相关联的服务器。 在处理用户定

23、义的特定数目的请求后，工作负载条件策略将重新启动成员。此策略将对内存和高速缓存进行清理。 如果上述预定的运行状况条件不适合用户的需要，用户还可以定制运行状况条件。当检测出指定的不良状况后，可自动执行一个预定的行动计划，如通知管理员，捕获诊断信息（Java thread 或 heap dump），重启 Server，把 Server 置成维护模式。其中重启 Server 是很好的措施，可以防止资源用尽和违反服务策略的发生。(4). Server 的维护模式 管理员有时发现某个 Server 运行不太正常，需要检查一下，希望停止接受客户请求，而同时保持 Server 继续运行来获得诊断信息。这时，

24、可以把该 Server 置成维护模式。这样，在不中断生产环境下其他 Server 响应客户请求的同时，管理员可以诊断、维护或调整处于维护模式的 Server 的性能参数。当把 Server 置成维护模式时，有 3 种选择，管理员可根据实际情况决定使用哪种方式。 停止 Server。即立即停止 Server，然后检修。 保持 Server 继续运行，并保持已存在的 Session，直到 Session 结束或超时。 保持 Server 继续运行，但切断一切 Session。 当作为动态集群的一个成员的 Server 被置成维护模式后，XD 会决定是否为该动态集群启动一个新的 Server 实例来

25、满足动态集群的策略和应用程序的服务策略。(5). XD V6.1 新的安装方法 从 WebSphere XD V6.1 开始，引进了中央安装（centralized installation）的概念，即在安装 XD 时，用户可以选择先在 Deployment Manager 节点上安装，然后通过管理控制台把安装包“推”到单元中的其他节点上去，自动完成 XD 产品在各节点上的安装。而且，这种中央安装方法不仅可以用于安装 XD 产品本身，还可以对 WAS 或 XD 的各种补丁或者通过 Install Factory 工具制作的各种 CIP 进行类似安装。节省了大量产品安装和更新的时间。回页首XD

26、数据网格包（Data Grid）XD 数据网格包括分区工具（partitioning facility）和对象网格（Object Grid）两部分。 分区工具是一种编程框架和运行环境。我们希望在为硬件扩容时，运行在其上的高数据事务处理的应用程序的处理能力能够呈线性增长，为了达到这个目的，XD 对运行在一个集群的多个 Server 上的应用程序进行分区，一个 Server 上运行几个分区。每一个分区是集群的一个唯一的可寻址点，对于特定 EJB 或特定数据的请求总是被路由到某个特定可寻址点。分区工具解决了传统大规模集群面临的困难，因为它减少了数据竞争和复制共享数据的花销，例如 cache 或状态信

27、息。 各分区由 WAS 的高可用性管理器管理，高可用性管理器负责保证各分区时刻处于运行状态，即使某个 Server 坏掉了。应用程序要设计成符合分区的需要，即必须生成一个特殊的 bean，成为分区无状态 Session bean，用来指导分区工具如何对应用程序进行分区，如何把客户请求转发到正确的分区上。下面看一个分区的例子：图 7. 分区图 假设有一个大容量的股票交易应用程序，其客户流量逐年有显著的增长率，对此应用程序进行分区，每只股票被映射到一个分区，这样每个购买或销售股票的请求被路由给该股票所在的特定的分区，由该分区提供服务。在集群中，可能分区的个数比成员 Server 多，这样每个 Se

28、rver 上会运行多个分区。由于一个集群的工作被有效地分割成对各个唯一的数据集的访问，这样会话 Bean 的状态数据和 cache 数据的复制只发生在分区上，而不是整个集群，减少了开销。而且，如果底层数据库也是分区的，应用程序的每个分区被映射到分区数据库的一段上，那么对数据库的竞争也减少了。这样，添加硬件仅仅会减少每个 Server 上的分区的个数，集群的容量得到了扩充，而不会像一般大规模集群那样需要的额外的花销。 对象网格（Object Grid）是 WebSphere XD 的一种新技术，它是存储 Java 对象的一种高性能的 Cache 框架。从规模上来说可以只包含一个本地 JVM Ca

29、che，以可以包含由 100 个 JVM 组成的分布式的分区的集群。分布式的对象网格数据从 Server 复制到一个或多个副 Server，来保证高可用性。对象网格支持事务性数据访问。使用标准 Java 认证授权服务（JAAS）API 保证对象网格实例的安全性。 网格数据可以是 Java 对象或者原始数据（raw data）。网格数据的取得方法有多种：如使用关键字（key），使用基于索引的 API，使用 EJBQL 查询，或使用 SMILE 连续查询。回页首XD 计算网格包（Compute Grid）一般来说，WAS 着眼于事务性应用程序，他们一般用来处理大数据量的相对较小的任务。但不是所有的

30、应用程序都属于这种类型，一些长时间运行的工作需要中间件平台提供工作管理器（异步 bean）和消息驱动 bean 支持。WAS 有一些特性对此类应用程序的基本支持，如工作管理器（work manager）和 EJB 容器中的用来运行异步任务的消息驱动 Bean。而 WebSphere XD 的计算网格扩展了这些特性，提供完整的一套运行和管理长时间运行的工作的能力。这些特性包括一个特殊的执行环境，一个单独的 job 提交和调度环境，以及用于监控和管理长时间运行工作的管理工具。长时间运行的工作一般被分成两种类型，计算密集型的应用和批量应用，WebSphere XD 对这两种类型都提供支持。 计算密集

31、型的应用是长时间运行的任务，着眼于执行大量的工作，如大规模模拟工作。在这种情况下 WebSphere XD 提供一个运行时环境和一个执行线程，其他的逻辑由应用程序实现。 批量应用是在一个庞大的数据集上重复执行一些特定的单元工作，如处理数据库一条记录。应用程序提供执行一个单元工作的逻辑（如处理一条记录），WebSphere XD 提供对事务支持检查点机制及重启工作。 除了上述两种工作外，WebSphere XD 也支持非 WebSphere 的长时间运行的可执行程序。回页首总结 总之，WebSphere Extended Deployment 是对中间件应用程序服务器的扩展产品，提供几种高级特性

32、。 动态操作特性通过用户定义的性能目标可以更好的利用可共享的硬件资源。 WebSphere XD 提供的高级管理特性包括用来监视环境性能的高级可视化工具，用来管理和无缝部署一个应用程序的多个版本的版本控制中心，用来检测软件运行状况问题并代替管理员采取措施的运行状况监视器。 数据网格提供增强的对象缓存机制并支持应用程序分区。 最后，计算网格为在 WebSphere 单元内运行和管理计算密集型及批量 J2EE 应用程序提供了支持环境。 回页首参考资料 IBM WebSphere Extended Deployment Product Overview：参见 IBM WebSphere Extend

33、ed Deployment Product Overview IBM WebSphere Extended Deployment Product Documentation：参见 IBM WebSphere Extended Deployment Product Overview IBM WebSphere Extended Deployment InfoCenter：参见 IBM WebSphere Extended Deployment Product Overview IBM WebSphere Application Server Network Deployment Product

34、Overview：参见 IBM WebSphere Extended Deployment Product Overview ObjectGrid User Guide Wiki：参见 IBM WebSphere Extended Deployment Product Overview WebSphere Extended Deployment site：访问 WebSphere Extended Deployment 产品页面。 专家提示：Kyle Brown 谈 为什么你需要 WebSphere 扩展部署：这篇文章主要关注的是 WebSphere Extended Deployment 在

35、监控、有效性、系统可视化、开发环境划分上的价值。 IBM WebSphere 开发者技术期刊: 监视 IBM WebSphere Extended Deployment 环境：本文讨论在 WebSphere Extended Deployment 环境和技术中获取各种状态通知的一些可能需要关注的操作条件。 IBM WebSphere 开发者技术期刊: 探索 WebSphere XD 和 On Demand Router 带来的新型网络拓扑：本文探讨了 WebSphere XD 如何满足人们当前对高可用性环境的期望。 使用 WebSphere Extended Deployment Compute Grid 并行执行批处理程序：本文描述使用该产品高级分区技术的代理服务模式，以便跨端点网格并行执行批处理工作负载。 欲了解 WebSphere ，请访问 WebSphere 新手入门，更多关于 WebSphere 产品，请访问 WebSphere 家族产品主概览