一種支持負載均衡的自組織集群服務器制造技術

本發明專利技術提出的自組織集群服務器采用分布式架構，由多個物理服務器組成一個虛擬服務器，用于運行單一服務器難以承載的大型業務。該集群服務器通過自組織方式，自動發現鄰居節點的加入和離開，動態選舉管理接入點和業務接入點，由管理接入點向網管系統提供統一的系統管理接口，由業務接入點向用戶提供統一的業務訪問接口，并把業務均勻分配到每個活躍的物理節點上，從而實現集群服務器內部的負載均衡和冗余備份，解決傳統集群服務器需要部署專用負載均衡設備和心跳軟件等問題，減少系統的設備投資，提升系統的可靠性和可擴展性，降低系統部署和維護的復雜性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種運行大型互聯網應用程序的服務器裝置，尤其是同時運行多個互聯網應用，自動實現負載均衡和節點管理的集群服務器。
技術介紹
集群服務器主要用于運行大型互聯網應用，如大型網站、郵件系統、視頻服務等。這些應用計算量很大，單臺物理服務器難以承擔，需要采用集群服務器。目前，集群服務器由兩臺互為備份的負載均衡設備和多臺物理服務器組成。用戶業務請求全部發給負載均衡設備，再由負載均衡設備分派給物理服務器處理。這種架構不適合超大型的集群服務器，因為負載均衡設備將成為集群服務器的瓶頸，制約了集群服務器規模的擴展，同時也不適合小型集群服務器，因為負載均衡設備不參與業務處理，備用的負載均衡設備更是處于空閑狀態，對一個只有2-3臺物理服務器的集群服務器來說，負載均衡設備投資偏大。兩臺互為備份的負載均衡設備上需要運行心跳軟件，備用負載均衡設備實時檢測主設備的運行狀態，一旦發現主設備故障，馬上啟動本地進程，接管業務調度職能。還有，負載均衡設備也需要運行物理服務器檢測程序，一旦發現故障，馬上停止向故障服務器分派業務。可見，一般的集群服務器需要多套工具軟件配合，實施部署難度較大。負載均衡設備不能自動發現物理服務器，需要事前把所有物理服務器參數配置到負載均衡設備上。如果業務運行中需要增加物理服務器，必須修改和測試負載均衡設備的相應配置，難以實現在線快速業務擴容，運行維護復雜度較高。
技術實現思路
為了克服現有集群服務器需要集成負載均衡設備，心跳軟件和節點檢測程序而導致的投資大，擴展性差，實施和維護困難等不足，本專利技術提供一種自組織集群服務器，自組織集群服務器不僅僅能自動發現節點的加入和離開，不需要其它心跳軟件和節點檢測程序的配合，而且能實現內部的負載均衡和冗余備份，不需要專用負載均衡設備配合。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：自組織集群服務器自動發現鄰居節點的加入、離開和狀態變化，動態選舉管理接入點和業務接入點，由管理接入點向網管系統提供統一的系統管理接口，由業務接入點向用戶提供統一的業務訪問接口，并把業務均勻分配到每個節點上，從而實現集群服務器內部的負載均衡和冗余備份，解決現有集群服務器需要部署專用負載均衡設備和心跳軟件的問題，簡化系統的安裝和維護。如圖1所示，自組織集群服務器以節點形式管理物理服務器，并分為管理節點、業務節點、從動節點等不同角色。管理節點是負責自組織集群服務器系統管理的節點。管理節點上用于收發網管信息的網絡端口叫管理接入點，用于收發網管信息的IP地址叫集群IP，同時也對應自組織集群服務器域名IP地址。自組織集群服務器只有一個管理節點和一個管理接入點。業務節點是負責接收業務請求的節點。業務節點上用于接收業務請求的網絡端口叫業務接入點，用于接收業務請求的IP地址叫業務IP，同時也對應業務域名IP地址。自組織集群服務器有一個或多個業務節點，業務節點有一個或多個業務接入點。從動節點是協助業務節點處理業務請求的節點。如果沒有選舉為管理節點或業務節點的節點自動成為從動節點。如圖2所示，自組織集群服務器通過主動發送和監聽節點狀態報文來發現鄰居節點的加入、離開以及節點狀態的變化。節點通過組播方式定期發送本地節點的狀態信息，包括節點名字、業務負載情況和有效網絡鏈路參數等，以此向其它節點宣告本地節點的存在。同時節點監聽其它節點發出的狀態報文，從而發現鄰居節點的存在，并掌握鄰居節點的加入、離開、業務負載變化、鏈路狀態變化的動態信息。為減少鄰居節點發現程序的性能開銷，自組織集群服務器不采用握手方式建立鄰居關系，而通過連續監聽方式確保所有節點狀態信息的同步。如圖3所示，自組織集群服務器根據一定的管理接入點選舉算法確定本地節點是否管理節點，如果是則通過組播方式主動向其它節點宣告本地節點是管理節點，以及管理接入點對應哪條網絡鏈路，如果管理節點不是本地節點，則不作任何處理。當有新節點加入或故障節點離開時，每個節點所掌握的鄰居狀態不完全同步，計算出來的管理節點可能不一樣，導致多個節點爭相成為管理節點。為避免沖突，同時選擇最優管理節點，每個節點采用退讓方式，即使節點認為本地節點是管理節點，但監聽到其它節點主動申請成為管理節點時，均主動放棄管理節點角色。如圖4所示，在本地節點和所有鄰居節點之間選舉帶寬最小的節點作為管理節點，并在管理節點中選舉帶寬最小的鏈路作為管理接入點。該選舉算法主要避免系統管理開銷占用高性能節點的資源。管理接入點的具體選舉算法如下所述：第一步，在所有節點中選擇有效總帶寬最小的節點，如果只有一個符合條件的節點則直接跳到第三步；第二步，在選出節點中進一步選擇網絡鏈路IP最小的節點，如果節點存在多個有效鏈路IP，則以最小鏈路IP比較；第三步，以選中節點作為管理節點；第四步，在管理節點中選擇帶寬最小的有效鏈路，如果只有一條符合條件的鏈路則直接跳到第六步；第五步，在選出鏈路中進一步選擇IP最小的鏈路，如果鏈路存在多個有效鏈路IP，則以最小IP比較；第六步，以選中鏈路作為管理接入點。如圖5所示，自組織集群服務器可以同時運行多個業務，每個業務綁定一個業務接入點。節點根據一定的業務接入點選舉算法為每個業務選舉對應的業務接入點，并確定本地節點是否業務節點，如果是則通過組播方式主動向其它節點宣告本地節點擁有哪幾個業務的業務接入點，以及業務接入點對應哪條鏈路，如果本地節點沒有業務接入點，則不作任何處理。當有新節點加入或故障節點離開時，每個節點所掌握的鄰居狀態不完全同步，計算出來的業務接入點可能不一樣，導致多個節點爭相成為同一個業務的業務節點。為避免沖突，同時選擇最優業務節點，每個節點采用退讓方式，即使節點認為本地節點是某個業務的業務節點，但監聽到其它節點主動申請成為該業務的業務節點時，均主動放棄該業務的業務節點角色。如圖6所示，在本地節點和所有鄰居節點（包括已經成為管理節點的節點）之間為每一個業務選舉負載最輕、帶寬最大的節點作為業務節點，并在業務節點中選舉負載最輕、帶寬最大的鏈路作為業務接入點。該選舉算法主要讓業務均勻分布在所有節點中，并充分發揮高性能節點的作用。業務接入點的具體選舉算法如下所述：第一步，在所有節點中選擇已有業務接入點最少的節點，如果只有一個符合條件的節點則直接跳到第四步；第二步，在選中節點中進一步選擇有效總帶寬最大的節點，如果只有一個符合條件的節點則直接跳到第四步；第三步，在選出節點中進一步選擇網絡鏈路IP最大的節點，如果節點存在多個有效鏈路IP，則以最大鏈路IP比較；第四步，以選中節點作為業務節點；第五步，在業務節點中選擇綁定業務接入點最少的可用鏈路，如果只有一條符合條件的鏈路則直接跳到第八步；第六步，在選出鏈路中進一步選擇帶寬最大的鏈路，如果只有一條符合條件的鏈路則直接跳到第八步；第七步，在選出鏈路中進一步選擇IP最大的鏈路，如果鏈路存在多個有效鏈路IP，則以最大IP比較；第八步，以選中鏈路作為業務接入點。如圖7所示，自組織集群服務器可以在各節點之間實現負載分擔。負載分擔算法采用無本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種支持負載均衡的自組織集群服務器，由多臺物理服務器組成一臺虛擬服務器，其特征是：各節點自動發現鄰居節點的加入和離開，動態選舉管理接入點和業務接入點，由管理接入點向網管系統提供統一的系統管理接口，由業務接入點向用戶提供統一的業務訪問接口，并把業務均勻分配到每個活躍的物理節點上，無需專用負載均衡設備和心跳軟件配合，實現集群內部的負載均衡和冗余備份。

【技術特征摘要】
1.一種支持負載均衡的自組織集群服務器，由多臺物理服務器組成一臺虛擬服務器，其特征是：各節點自動發現鄰居節點的加入和離開，動態選舉管理接入點和業務接入點，由管理接入點向網管系統提供統一的系統管理接口，由業務接入點向用戶提供統一的業務訪問接口，并把業務均勻分配到每個活躍的物理節點上，無需專用負載均衡設備和心跳軟件配合，實現集群內部的負載均衡和冗余備份。
2.根據權利要求1所述的支持負載均衡的自組織集群服務器，其特征是：以節點形式管理物理服務器，并分為管理節點、業務節點、從動節點；從管理節點上的管理接入點接收系統管理請求，由管理節點負責管理系統運行，從業務節點上的業務接入點接收業務請求，由業務節點負責業務調度和業務處理，由從動節點分擔業務節點的業務負載；只有一個管理節點和一個管理接入點，有一個或多個業務節點，業務節點有一個或多個業務接入點。
3.根據權利要求1所述的支持負載均衡的自組織集群服務器，其特征是：節點通過組播方式定期發送本地節點的狀態信息，同時監聽其它節點發出的狀態報文，掌握鄰居節點加入、離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊國良，陳楚函，羅水連，
申請(專利權)人：廣州睿哲網絡科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44