一种支持负载均衡的自组织集群服务器制造技术

本发明专利技术提出的自组织集群服务器采用分布式架构，由多个物理服务器组成一个虚拟服务器，用于运行单一服务器难以承载的大型业务。该集群服务器通过自组织方式，自动发现邻居节点的加入和离开，动态选举管理接入点和业务接入点，由管理接入点向网管系统提供统一的系统管理接口，由业务接入点向用户提供统一的业务访问接口，并把业务均匀分配到每个活跃的物理节点上，从而实现集群服务器内部的负载均衡和冗余备份，解决传统集群服务器需要部署专用负载均衡设备和心跳软件等问题，减少系统的设备投资，提升系统的可靠性和可扩展性，降低系统部署和维护的复杂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种运行大型互联网应用程序的服务器装置，尤其是同时运行多个互联网应用，自动实现负载均衡和节点管理的集群服务器。
技术介绍
集群服务器主要用于运行大型互联网应用，如大型网站、邮件系统、视频服务等。这些应用计算量很大，单台物理服务器难以承担，需要采用集群服务器。目前，集群服务器由两台互为备份的负载均衡设备和多台物理服务器组成。用户业务请求全部发给负载均衡设备，再由负载均衡设备分派给物理服务器处理。这种架构不适合超大型的集群服务器，因为负载均衡设备将成为集群服务器的瓶颈，制约了集群服务器规模的扩展，同时也不适合小型集群服务器，因为负载均衡设备不参与业务处理，备用的负载均衡设备更是处于空闲状态，对一个只有2-3台物理服务器的集群服务器来说，负载均衡设备投资偏大。两台互为备份的负载均衡设备上需要运行心跳软件，备用负载均衡设备实时检测主设备的运行状态，一旦发现主设备故障，马上启动本地进程，接管业务调度职能。还有，负载均衡设备也需要运行物理服务器检测程序，一旦发现故障，马上停止向故障服务器分派业务。可见，一般的集群服务器需要多套工具软件配合，实施部署难度较大。负载均衡设备不能自动发现物理服务器，需要事前把所有物理服务器参数配置到负载均衡设备上。如果业务运行中需要增加物理服务器，必须修改和测试负载均衡设备的相应配置，难以实现在线快速业务扩容，运行维护复杂度较高。
技术实现思路
为了克服现有集群服务器需要集成负载均衡设备，心跳软件和节点检测程序而导致的投资大，扩展性差，实施和维护困难等不足，本专利技术提供一种自组织集群服务器，自组织集群服务器不仅仅能自动发现节点的加入和离开，不需要其它心跳软件和节点检测程序的配合，而且能实现内部的负载均衡和冗余备份，不需要专用负载均衡设备配合。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：自组织集群服务器自动发现邻居节点的加入、离开和状态变化，动态选举管理接入点和业务接入点，由管理接入点向网管系统提供统一的系统管理接口，由业务接入点向用户提供统一的业务访问接口，并把业务均匀分配到每个节点上，从而实现集群服务器内部的负载均衡和冗余备份，解决现有集群服务器需要部署专用负载均衡设备和心跳软件的问题，简化系统的安装和维护。如图1所示，自组织集群服务器以节点形式管理物理服务器，并分为管理节点、业务节点、从动节点等不同角色。管理节点是负责自组织集群服务器系统管理的节点。管理节点上用于收发网管信息的网络端口叫管理接入点，用于收发网管信息的IP地址叫集群IP，同时也对应自组织集群服务器域名IP地址。自组织集群服务器只有一个管理节点和一个管理接入点。业务节点是负责接收业务请求的节点。业务节点上用于接收业务请求的网络端口叫业务接入点，用于接收业务请求的IP地址叫业务IP，同时也对应业务域名IP地址。自组织集群服务器有一个或多个业务节点，业务节点有一个或多个业务接入点。从动节点是协助业务节点处理业务请求的节点。如果没有选举为管理节点或业务节点的节点自动成为从动节点。如图2所示，自组织集群服务器通过主动发送和监听节点状态报文来发现邻居节点的加入、离开以及节点状态的变化。节点通过组播方式定期发送本地节点的状态信息，包括节点名字、业务负载情况和有效网络链路参数等，以此向其它节点宣告本地节点的存在。同时节点监听其它节点发出的状态报文，从而发现邻居节点的存在，并掌握邻居节点的加入、离开、业务负载变化、链路状态变化的动态信息。为减少邻居节点发现程序的性能开销，自组织集群服务器不采用握手方式建立邻居关系，而通过连续监听方式确保所有节点状态信息的同步。如图3所示，自组织集群服务器根据一定的管理接入点选举算法确定本地节点是否管理节点，如果是则通过组播方式主动向其它节点宣告本地节点是管理节点，以及管理接入点对应哪条网络链路，如果管理节点不是本地节点，则不作任何处理。当有新节点加入或故障节点离开时，每个节点所掌握的邻居状态不完全同步，计算出来的管理节点可能不一样，导致多个节点争相成为管理节点。为避免冲突，同时选择最优管理节点，每个节点采用退让方式，即使节点认为本地节点是管理节点，但监听到其它节点主动申请成为管理节点时，均主动放弃管理节点角色。如图4所示，在本地节点和所有邻居节点之间选举带宽最小的节点作为管理节点，并在管理节点中选举带宽最小的链路作为管理接入点。该选举算法主要避免系统管理开销占用高性能节点的资源。管理接入点的具体选举算法如下所述：第一步，在所有节点中选择有效总带宽最小的节点，如果只有一个符合条件的节点则直接跳到第三步；第二步，在选出节点中进一步选择网络链路IP最小的节点，如果节点存在多个有效链路IP，则以最小链路IP比较；第三步，以选中节点作为管理节点；第四步，在管理节点中选择带宽最小的有效链路，如果只有一条符合条件的链路则直接跳到第六步；第五步，在选出链路中进一步选择IP最小的链路，如果链路存在多个有效链路IP，则以最小IP比较；第六步，以选中链路作为管理接入点。如图5所示，自组织集群服务器可以同时运行多个业务，每个业务绑定一个业务接入点。节点根据一定的业务接入点选举算法为每个业务选举对应的业务接入点，并确定本地节点是否业务节点，如果是则通过组播方式主动向其它节点宣告本地节点拥有哪几个业务的业务接入点，以及业务接入点对应哪条链路，如果本地节点没有业务接入点，则不作任何处理。当有新节点加入或故障节点离开时，每个节点所掌握的邻居状态不完全同步，计算出来的业务接入点可能不一样，导致多个节点争相成为同一个业务的业务节点。为避免冲突，同时选择最优业务节点，每个节点采用退让方式，即使节点认为本地节点是某个业务的业务节点，但监听到其它节点主动申请成为该业务的业务节点时，均主动放弃该业务的业务节点角色。如图6所示，在本地节点和所有邻居节点（包括已经成为管理节点的节点）之间为每一个业务选举负载最轻、带宽最大的节点作为业务节点，并在业务节点中选举负载最轻、带宽最大的链路作为业务接入点。该选举算法主要让业务均匀分布在所有节点中，并充分发挥高性能节点的作用。业务接入点的具体选举算法如下所述：第一步，在所有节点中选择已有业务接入点最少的节点，如果只有一个符合条件的节点则直接跳到第四步；第二步，在选中节点中进一步选择有效总带宽最大的节点，如果只有一个符合条件的节点则直接跳到第四步；第三步，在选出节点中进一步选择网络链路IP最大的节点，如果节点存在多个有效链路IP，则以最大链路IP比较；第四步，以选中节点作为业务节点；第五步，在业务节点中选择绑定业务接入点最少的可用链路，如果只有一条符合条件的链路则直接跳到第八步；第六步，在选出链路中进一步选择带宽最大的链路，如果只有一条符合条件的链路则直接跳到第八步；第七步，在选出链路中进一步选择IP最大的链路，如果链路存在多个有效链路IP，则以最大IP比较；第八步，以选中链路作为业务接入点。如图7所示，自组织集群服务器可以在各节点之间实现负载分担。负载分担算法采用无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持负载均衡的自组织集群服务器，由多台物理服务器组成一台虚拟服务器，其特征是：各节点自动发现邻居节点的加入和离开，动态选举管理接入点和业务接入点，由管理接入点向网管系统提供统一的系统管理接口，由业务接入点向用户提供统一的业务访问接口，并把业务均匀分配到每个活跃的物理节点上，无需专用负载均衡设备和心跳软件配合，实现集群内部的负载均衡和冗余备份。

【技术特征摘要】
1.一种支持负载均衡的自组织集群服务器，由多台物理服务器组成一台虚拟服务器，其特征是：各节点自动发现邻居节点的加入和离开，动态选举管理接入点和业务接入点，由管理接入点向网管系统提供统一的系统管理接口，由业务接入点向用户提供统一的业务访问接口，并把业务均匀分配到每个活跃的物理节点上，无需专用负载均衡设备和心跳软件配合，实现集群内部的负载均衡和冗余备份。
2.根据权利要求1所述的支持负载均衡的自组织集群服务器，其特征是：以节点形式管理物理服务器，并分为管理节点、业务节点、从动节点；从管理节点上的管理接入点接收系统管理请求，由管理节点负责管理系统运行，从业务节点上的业务接入点接收业务请求，由业务节点负责业务调度和业务处理，由从动节点分担业务节点的业务负载；只有一个管理节点和一个管理接入点，有一个或多个业务节点，业务节点有一个或多个业务接入点。
3.根据权利要求1所述的支持负载均衡的自组织集群服务器，其特征是：节点通过组播方式定期发送本地节点的状态信息，同时监听其它节点发出的状态报文，掌握邻居节点加入、离...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国良，陈楚函，罗水连，
申请(专利权)人：广州睿哲网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44