集群系統中確定主控節點的方法及裝置製造方法
2023-05-01 06:20:26
集群系統中確定主控節點的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種集群系統中確定主控節點的方法及裝置，其中的方法包括，根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表；將備選鍊表頭部的節點確定為主控節點；將備選鍊表中除了主控節點外的其它節點確定為備份節點；當備選鍊表的節點失效時，更新備選鍊表，並根據更新前的備選鍊表的節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。通過本發明能夠保證集群系統內的所有節點首次啟動時，自動確定主控節點，無需人工配置和幹預，當主控節點失效時，在重新選定主控節點的過程中遵循同步延遲最小原則，保證失效的主控節點在故障恢復後無需再次選定主控節點，減少同步信息的損失。
【專利說明】 集群系統中確定主控節點的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及集群系統【技術領域】，更為具體地，涉及一種集群系統中確定主控節點的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著PC伺服器等廉價硬體設備的發展，以及基於PC伺服器等集群方案的產生，導致很多主要的關鍵的生產系統都需要部署在PC伺服器等低端的計算機設備上，以取代工作站或超級計算機等昂貴的設備，節約伺服器硬體成本。但在節約伺服器硬體成本的同時，PC伺服器由於軟體和硬體的缺陷，經常會出現不知原因的系統崩潰，這就要求軟體能夠適應硬體引起的系統宕機等異常情況，以保障集群系統的高可用性。
[0003]在集群系統中，一般包含一個主控節點和多個工作節點，主控節點用於管理集群系統內所有工作節點，檢查所有工作節點在線狀態和服務管理等；工作節點對外提供應用服務，並從主控節點獲取同步信息，主控節點作為計算機集群系統的中樞系統，起著非常重要的管理作用。目前，通常採用配置文件的方式指定某個節點作為主控節點，並指定另一個工作節點為該節點的備份節點，備份節點採用心跳檢測的方式不斷探測主控節點是否有效，若發現主控節點無效，則備份節點會接替主控節點成為臨時的主控節點，待原來的主控節點恢復後，再進行自動切換，採用這種方法需要配置文件，人為指定哪個是主控節點和備份節點；通過對上述方法的改進，另一種方法為根據各個節點的ID大小來選舉主控節點，在多個節點的集群系統中，一般選舉ID最小的節點為主控節點。當主控節點失效後，已形成的節點ID列表中肯定會包含一個最小的ID，將節點ID列表中最小ID的節點選舉為主控節點，以保證選舉的一致性，但是這種改進的方法也存在如下問題:
[0004](I)主控節點故障恢復後仍然會成為主控節點，造成集群重新選舉主控節點，額外增加集群更新主備控制節點的操作；
[0005](2)選舉主控節點原則單一，未考慮集群系統重新選舉主控節點的成本，在主備控制節點更新過程中容易造成同步信息缺失。
【發明內容】
[0006]鑑於上述問題，本發明的目的是提供一種集群系統中確定主控節點的方法及裝置，以解決集群系統中主控節點故障後重新確定主控節點的問題。
[0007]本發明提供一種集群系統中確定主控節點的方法，包括:
[0008]根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表；
[0009]將備選鍊表頭部的節點確定為主控節點；
[0010]將備選鍊表中除了主控節點外的其它節點確定為備份節點；
[0011]當備選鍊表的主控節點和/或備份節點失效時，更新備選鍊表，並根據更新前的備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。
[0012]另一方面，本發明提供一種集群系統中確定主控節點的裝置，包括:[0013]備選鍊表生成單元，用於根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表；
[0014]主控節點確定單元，用於將備選鍊表頭部的節點確定為主控節點；
[0015]備份節點確定單元，用於將備選鍊表中除了主控節點外的其它節點確定為備份節
佔.[0016]備選鍊表更新單元,用於當備選鍊表的主控節點和/或備份節點失效時，更新備選鍊表，並根據更新前的備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。
[0017]利用上述根據本發明提供的集群系統中確定主控節點的方法及裝置，將集群系統內的所有節點在首次啟動時，按照節點的ID的大小排序生成備選鍊表，能夠保證集群系統內的所有節點首次啟動時，自動確定主控節點，無需人工配置和幹預，當主控節點失效時，在重新確定主控節點的過程中遵循同步延遲最小原則，保證失效的主控節點在故障恢復後無需再次確定主控節點，減少同步信息的損失。
[0018]為了實現上述以及相關目的，本發明的一個或多個方面包括後面將詳細說明並在權利要求中特別指出的特徵。下面的說明以及附圖詳細說明了本發明的某些示例性方面。然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內容，並且隨著對本發明的更全面理解，本發明的其它目的及結果將更加明白及易於理解。在附圖中:
[0020]圖1為根據本發明的集群系統中確定主控節點和備選鍊表的方法的流程圖；
[0021]圖2為根據本發明實施例的集群系統中確定主控節點和備選鍊表的方法的流程圖；
[0022]圖3為根據本發明實施例的集群系統中首次確定主控節點和備選鍊表的流程圖；
[0023]圖4為根據本發明實施例的集群系統中備份節點失效後重新確定備選鍊表的流程圖；
[0024]圖5為根據本發明實施例的集群系統中主控節點失效後重新確定主控節點和備選鍊表的流程圖；
[0025]圖6為根據本發明的集群系統中確定主控節點和備選鍊表裝置的結構圖。
[0026]在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特徵或功能。
【具體實施方式】
[0027]以下將結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細描述。
[0028]圖1示出了根據本發明的集群系統中確定主控節點和備選鍊表的方法的流程。
[0029]如圖1所示，當集群系統內所有節點全部啟動成功後，根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表(步驟S100);然後將備選鍊表頭部的節點確定為主控節點(步驟S110 );再將備選鍊表中除了主控節點外的其它節點確定為備份節點(步驟S120 );當備選鍊表中有主控節點和/或備份節點失效時，更新備選鍊表，並根據更新前的備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點(步驟S130)。[0030]其中，節點失效指節點發生宕機或者節點軟體升級需要重啟等情況。
[0031]為了更為詳細地說明本發明提供的集群系統中確定主控節點的方法，圖2示出了根據本發明實施例的集群系統中確定主控節點的方法的流程。
[0032]如圖2所示，本發明提供的集群系統中確定主控節點和備選鍊表的方法，包括:
[0033]S200:集群系統內共有m個節點首次啟動。
[0034]S210:根據節點ID大小將m個節點按照從小到大或從大到小的順序排列生成備選鍊表。
[0035]本實施例按照節點ID從小到大的順序排列生成備選鍊表，備選鍊表的順序為NI，N2,…，Nm，其中，將節點ID中最小的節點確定為主控節點即備選鍊表頭部的節點NI，將NI除外的其它節點確定為備份節點。
[0036]S220:當節點Nk宕機後重啟(l〈k〈=m)，主控節點NI將重啟後的節點Nk連接到備選鍊表的尾部。
[0037]S230:更新經過重新排列的備選鍊表，更新後的備選鍊表的順序為NI，N2，...，Nk-l，Nk+l，...，Nm，Nk，其中，更新後的備選鍊表的主控節點與更新前的備選鍊表的主控節點相同。
[0038]需要說明的是，節點Nk宕機的情況也可以發生在主控節點NI宕機情況之後，這種情況下主控節點仍然不變， 也就是說，主控節點不發生故障永遠是主控節點(有主控節點)，這時不需要重新確定主控節點。
[0039]S240:當節點NI宕機後重啟，將備選鍊表中NI的下一個節點N2確定為新的主控節點，節點N2將重啟後的節點NI連接到備選鍊表的尾部。
[0040]S250:更新經過重新排列的備選鍊表，更新後的備選鍊表的順序為N2，...，Nk-1,Nk+1,..., Nm, Nk, NI，其中，由於節點NI為更新前的備選鍊表的主控節點，節點N2為更新後的備選鍊表的主控節點，所以將更新後的備選鍊表頭部的節點N2確定為新的主控節點。
[0041]需要說明的是，主控節點宕機的情況也不限定於發生在備份節點宕機情況之後，這種主控節點宕機的情況需要重新確定主控節點，也就是說，主控節點發生故障時(無主控節點)，遵循同步延遲最小原則，從備選鍊表中將主控節點的下一個備份節點確定為新的主控節點，這樣能夠把延遲降到最低。
[0042]S260:m個節點全部宕機或重啟。
[0043]S270:這時判斷是否有主控節點衝突。
[0044]S280:如果有主控節點衝突，以最近一次確定的主控節點作為新的主控節點，並更新備選鍊表。
[0045]S290:如果沒有主控節點衝突，則保持主控節點和備選鍊表不變，備選鍊表的順序為 N2，...，Nk-1, Nk+1,..., Nm, Nk, NI。
[0046]本實施例全部節點首次啟動時也可以按照節點ID從大到小的順序排列生成備選鍊表，備選鍊表的順序為Nm，-N2, NI，其中，將節點ID中最大的節點確定為主控節點，再次確定主控節點的步驟與上述步驟相同。
[0047]由上述流程可以得出確定主控節點分為五種情況:集群系統內全部節點首次啟動的情況、集群系統內備份節點失效的情況、集群系統內主控節點失效的情況、集群系統內全部節點失效的情況、集群系統內多主異常的情況。[0048]下面針對上述各種情況做詳細的描述。
[0049]一、集群系統內全部節點首次啟動的情況
[0050]圖3示出了根據本發明實施例的集群系統中首次確定主控節點和備選鍊表的流程。
[0051]如圖3所示，當集群內所有節點均未啟動過時，各個節點的備選鍊表還未形成，集群系統內沒有節點被確定為主控節點。此時根據節點ID的大小確定主控節點，以啟動後的節點ID最小的節點為主控節點，主控節點確定成功後，由主控節點按照從小到大的順序排列生成備選列表，即，首次啟動時，按照節點ID順序形成備選鍊表。以節點數n=4為例，首次啟動後，那麼節點I為主控節點，節點2、3、4為備份節點，備選鍊表的順序為1-2-3-4。
[0052]二、集群系統內備份節點失效的情況
[0053]圖4示出了根據本發明實施例的集群系統中備份節點失效後重新確定備選鍊表的流程。
[0054]如圖4所示，備選鍊表的順序為1-2-3-4，節點I為主控節點，節點2、3、4為備份節點，對於備份節點宕機這種情況，直接將該備份節點從各個節點的備選鍊表中刪除即可，待備份節點重新啟動後，由主控節點控制連接到備選鍊表尾部，以備份節點3宕機為例，此時主控節點不變，備選鍊表的順序由1-2-3-4變為1-2-4-3。
[0055]其中，如果該備份節點3重啟失敗，則主控節點I檢測不到該備份節點3，不會將該備份節點3連接到備選鍊表的尾部。
[0056]三、集群系統內主控節點失效的情況
[0057]圖5示出了根據本發明實施例的集群系統中主控節點失效後重新確定主控節點和備選鍊表的流程。
[0058]如圖5所示，備選鍊表的順序為1-2-3-4，節點I為主控節點，節點2、3、4為備份節點，如果是主控節點宕機，則主控節點I的下一個備份節點2會成為新的主控節點，待原主控節點I重新啟動後，由新的主控節點2控制連接到備選鍊表尾部，備選鍊表的順序由
1-2-3-4 變為 2-3-4-1。
[0059]其中，如果原主控節點I重啟失敗，則新的主控節點2檢測不到該原主控節點I，不會將原主控節點I連接到備選鍊表的尾部。
[0060]四、集群系統內全部節點失效的情況
[0061]當集群系統內所有節點都宕機或者由於軟體升級而要求所有節點都重啟時，再次啟動所有節點後，則需要根據固化文件內最近一次確定主控節點的時間進行重新確定主控節點的操作，並以最近一次確定的主控節點做為新的主控節點。在這種情況下，節點的固化文件可能會出現兩種結果，一是所有節點同時重啟或所有備份節點先重啟主控節點後重啟，這時所有節點的備選鍊表一致或備選鍊表中主控節點一致，即主控節點無衝突，此時無需重新確定主控節點，原主控節點重啟後仍然是主控節點；二是主控節點先重啟，然後所有備份節點重啟，這時備份節點又重新確定出主控節點，這樣各個節點的備選鍊表中的主控節點會出現衝突，此時，所有節點重啟成功後，應該以最近一次主控節點的確定結果作為新的主控節點。例如，以節點數n=4為例，原備選鍊表的順序為1-2-3-4，若主控節點I宕機後，備選節點2、3、4的固化備選鍊表中的順序為2-3-4，由於備份節點2與主控節點I連接，當主控節點I宕機後，備份節點2被確定為主控節點，而已經宕機的主控節點I的固化備選鍊表的順序為1-2-3-4，此時當所有節點重啟後，節點I和節點2都認為自己是主控節點，造成主控節點衝突，此時經過各自備選鍊表確定主控節點的時間進行判斷，節點2被確定為主控節點的時間是最近的，所以節點2成為主控節點，備選鍊表的順序由1-2-3-4變為2-3-4-1。
[0062]如果集群系統內所有節點在重啟的過程中有一個節點重啟失敗，則集群系統不會進行任何操作。
[0063]五、集群系統內多主異常的情況
[0064]由於網絡設備異常等特殊原因，當集群內節點間形成多個子網的異常情況時，可能會出現多個主控節點，此時，以最近一次主控節點的確定結果作為新的主控節點。
[0065]需要說明的是，第四種情況中的固化文件指的是將備選鍊表儲存到節點上的文件，每個節點都為一臺PC伺服器，並且本發明不只適用於PC伺服器集群系統，還適用於其它的集群系統。
[0066]本發明集群系統中的所有節點採用總線型拓撲結構，共同連接到TCP/IP網絡，每個節點有唯一的ID，各個節點之間屬於平等關係，採用網狀鏈路的連接方式將ID小的節點主動連接所有大於自己ID的節點，或者將ID大的節點主動連接所有小於自己ID的節點，這樣就形成了一個網狀鏈路結構。該網狀鏈路結構可以保證所有節點之間都有連接並且每兩個節點之間只有一條連接，並且，任意節點發生異常時所有節點都會及時獲得該信息，去除該異常節點後的結構仍然是網狀鏈路結構。
[0067]為了更詳細的描述本發明提供的集群系統中確定主控節點的方法，將從另一角度進行說明，本發明的信息同步過程為:
[0068]集群系統內所有節點在全部啟動成功後，會形成一個備選鍊表，其中，備選鍊表頭部為主控節點，其餘節點全部為備份節點。主控節點會按照備選鍊表的順序定期將同步信息發送給下一個備份節點，各個備選備份節點會按照備選鍊表的順序對前一節點的同步信息進行存儲並轉發到下一個備份節點直到備選鍊表尾部。如果信息同步過程中，發現有節點失效，則更新備選鍊表，刪除失效節點後，繼續下發給失效節點的下一個節點。鏈狀結構的優點是在信息同步時不需要以一對多的方式進行信息同步，不會因為節點數的增加而導致主控節點性能下降，鏈狀結構能夠降低主控節點的壓力，保障主控節點總體性能。
[0069]與上述方法相對應，本發明還提供一種集群系統中確定主控節點的裝置。圖6示出了根據本發明的集群系統中確定主控節點裝置的結構。
[0070]如圖6所示，本發明提供的集群系統中確定主控節點的裝置600包括備選鍊表生成單元610、主控節點確定單元620、備份節點確定單元630、備選鍊表更新單元640。
[0071]備選鍊表生成單元610，用於根據節點的ID的大小將節點排序列生成備選鍊表；主控節點確定單元620，用於將備選鍊表頭部的節點確定為主控節點；備份節點確定單元630，用於將備選鍊表中除了主控節點外的其它節點確定為備份節點；備選鍊表更新單元640,用於當備選鍊表的主控節點和/或備份節點失效時,更新備選鍊表,並根據更新前的備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。其中，在本發明的一個【具體實施方式】中，備選鍊表更新單元640包括主控節點排列單元(圖未示出)、備份節點排列單元(圖未示出)。
[0072]其中，主控節點排列單元，用於當備選鍊表的主控節點失效時，則將失效的主控節點連接到備選鍊表的尾部後更新備選鍊表，並將更新前的備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點；備份節點排列單元，用於當備選鍊表的備份節點失效時，則將失效的備份節點排列到備選鍊表的尾部後更新備選鍊表；並將更新前的備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表中的主控節點。
[0073]另外，在本發明的另一個【具體實施方式】中，備選鍊表更新單元640還包括主節點衝突判斷單元(圖未示出)，用於當備選鍊表的主控節點和備份節點全部失效時，判斷更新後的備選鍊表的主控節點是否衝突；如果更新後的備選鍊表的主控節點衝突，則將更新前的備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點；如果更新後的備選鍊表中的主控節點不衝突，則將更新前的備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
[0074]再者，在本發明的另一個【具體實施方式】中，集群系統中確定主控節點的裝置還包括同步信息轉發單元(圖未示出)，用於當備選鍊表沒有主控節點或備份節點失效時，主控節點按照備選鍊表的順序將同步信息發送給主控節點的下一個備份節點，備份節點對同步信息進行存儲，並按照備選鍊表的順序將同步信息轉發給備份節點的下一個備份節點，直到備選鍊表尾部的備份節點存儲同步信息為止；或者當備選鍊表有主控節點或備份節點失效時，在刪除備選鍊表失效的節點後，更新備選鍊表，並將更新後的備選鍊表的同步信息轉發給失效的主控節點或備份節點的下一個備份節點。
[0075]如上參照附圖以示例的方式描述了根據本發明的集群系統中確定主控節點的方法及裝置。但是，本領域技術人員應當理解，對於上述本發明所提出的集群系統中確定主控節點的方法及裝置，還可以在不脫離本
【發明內容】
的基礎上做出各種改進。因此，本發明的保護範圍應當由所附的權利要求書的內容確定。
【權利要求】
1.一種集群系統中確定主控節點的方法，包括: 根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表； 將所述備選鍊表頭部的節點確定為主控節點； 將所述備選鍊表中除了所述主控節點外的其它節點確定為備份節點； 當所述備選鍊表的主控節點和/或備份節點失效時，更新所述備選鍊表，並根據更新前的備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。
2.如權利要求1所述的集群系統中確定主控節點的方法，其中，當所述備選鍊表的主控節點失效時，將所述失效的主控節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表，並將更新前的所述備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
3.如權利要求1所述的集群系統中確定主控節點的方法，其中，當所述備選鍊表的備份節點失效時，將所述失效的備份節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表；並將更新前的所述備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
4.如權利要求1所述的集群系統中確定主控節點的方法，其中，當所述備選鍊表的主控節點和備份節點全部失效時，判斷更新後的備選鍊表的主控節點是否衝突； 如果更新後的備選鍊表的主控節點衝突，則將所述失效的主控節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表，並將更新前的所述備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點； 如果更新後的備選鍊表中的主控節點不衝突，則將更新前的所述備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
5.如權利要求1所述的集群系統中確定主控節點的方法，其中，當所述備選鍊表沒有主控節點或備份節點失效時，所述主控節點按照所述備選鍊表的順序將同步信息發送給所述主控節點的下一個備份節點，所述備份節點對所述同步信息進行存儲，並按照所述備選鍊表的順序將所述同步信息轉發給所述備份節點的下一個備份節點，直到所述備選鍊表尾部的備份節點存儲所述同步信息為止； 當所述備選鍊表有主控節點或備份節點失效時，在刪除所述備選鍊表失效的主控節點或備份節點後，更新所述備選鍊表，並將更新後的備選鍊表的同步信息轉發給所述失效的主控節點或備份節點的下一個備份節點。
6.一種集群系統中確定主控節點的裝置，包括: 備選鍊表生成單元，用於根據節點的ID的大小將節點排序生成備選鍊表； 主控節點確定單元，用於將所述備選鍊表頭部的節點確定為主控節點； 備份節點確定單元，用於將所述備選鍊表中除了所述主控節點外的其它節點確定為備份節點； 備選鍊表更新單元，用於當所述備選鍊表的主控節點和/或備份節點失效時，更新所述備選鍊表，並根據更新前的所述備選鍊表的主控節點和備份節點確定更新後的備選鍊表的主控節點。
7.如權利要求6所述的集群系統中確定主控節點的裝置，其中，所述備選鍊表更新單元包括主控節點排列單元，用於當所述備選鍊表的主控節點失效時，則將所述失效的主控節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表，並將更新前的所述備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
8.如權利要求6所述的集群系統中確定主控節點的裝置，其中，所述備選鍊表更新單元包括備份節點排列單元，用於當所述備選鍊表的備份節點失效時，則將所述失效的備份節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表；並將更新前的所述備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表中的主控節點。
9.如權利要求6所述的集群系統中確定主控節點的裝置，其中，所述備選鍊表更新單元包括主節點衝突判斷單元，用於當所述備選鍊表的主控節點和備份節點全部失效時，判斷更新後的備選鍊表的主控節點是否衝突； 如果更新後的備選鍊表的主控節點衝突，則將所述失效的主控節點連接到所述備選鍊表的尾部後更新所述備選鍊表，並將更新前的所述備選鍊表中失效的主控節點的下一個備選節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點； 如果更新後的備選鍊表中的主控節點不衝突，則將更新前的所述備選鍊表的主控節點確定為更新後的備選鍊表的主控節點。
10.如權利要求6所述的集群系統中確定主控節點的裝置，其中，還包括: 同步信息轉發單元，用於當所述備選鍊表沒有主控節點或備份節點失效時，所述主控節點按照所述備選鍊表的順序將同步信息發送給所述主控節點的下一個備份節點，所述備份節點對所述同步信息進行存儲，並按照所述備選鍊表的順序將所述同步信息轉發給所述備份節點的下一個備份節點，直到所述備選鍊表尾部的備份節點存儲所述同步信息為止；或者， 當所述備選鍊表有主控節點或備份節點失效時，在刪除所述備選鍊表失效的主控節點或備份節點後，更新所述備選鍊表，並將更新後的備選鍊表的同步信息轉發給所述失效的主控節點或備份節點的下一個備份節點。
【文檔編號】H04L12/24GK103580915SQ201310447229
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】高洋, 楊濤 申請人:東軟集團股份有限公司