具有分布式负载平衡系统的集群计算机技术方案

一种集群计算机，特别是一种具有分布式负载平衡系统之集群计算机，让集群计算机在进行运算时，经由分布式负载平衡系统的控制可平衡每一节点（Ｎｏｄｅ）的运算负载，并且使每一节点共同存取同一储存系统，减少每一节点所包含的储存设备，以降低导入集群计算机的门槛。同时，当集群计算机的前端服务器故障时，分布式负载平衡系统能控制各设备和节点，节点进行的运算工作得以持续进行而不受影响，而且运算数据获得妥善安全的保护，在储存或备份数据时就更加方便。另外，集群计算机的处理速度和工作效率亦得以提升。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种集群计算机，特别有关于一种具有分布式负载平衡系统之集群计算机，让集群计算机在进行运算(如不可分割运算)时，透过分布式负载平衡系统的控制可使得每个节点(Node)共同存取同一储存系统，并且可妥善保护集群计算机运作时的各种数据，以及提升节点的数据处理速度。
技术介绍
随着半导体制造技术和集成电路设计之进步，个人计算机已经广泛被采用于个人、家庭、学术研究、商业以及工业等方面。另一方面，随着国际互联网的蓬勃发展，大量信息不断在国际互联网内流动，特别是在电子商务和学术研究的领域，信息的处理和流动更是频繁且沉重，所以需要处理能力强大且具有高可靠度的高阶服务器等相关设备和器材来进行稳定的支持与运作。然而，一般具有强大处理能力的高阶服务器其价格却非常昂贵，并不符合企业的经济效益。由于目前一般个人计算机用的处理器已经具有一定程度的处理能力及可靠性，而且通过应用超高速的网络联机(如具有Gigabit传送速度的网络，甚至是应用光纤信道和光纤网络设备建立的网络联机)，计算机与计算机之间的数据传送速度得以大幅提升，所以可借着平行处理和分布式计算等技术，将多台个人计算机以网络连接形式建构成一个集群计算机，提供高效率计算和处理予各领域。请参考附图说明图1，其所绘示为公知集群计算机之示意图。公知集群计算机10主要是由多个节点30和至少一台主计算机70组成，且各设备是透过网络连接设备(如交换器等)60互相连接以构成一个局域网络20，其中主计算机70具有任务分配、控制节点30的负载平衡，以及监控集群计算机10内所有运作等功能，以于必要时加以控制。请参考图2，其所绘示为根据图1所示之公知集群计算机的节点内之设备连接示意图。图1之公知集群计算机10中，每一节点30可由一个或多个处理器80及记忆模块90以共享总线100的方式互相连接组成。而且，公知集群计算机10之每一节点30都具有专属的节点储存设备40或节点储存系统等，如磁盘阵列(RAID)、网络储存设备(Network AttachedStorage；NAS)和储存局域网络(Storage Area Network；SAN)等，以储存节点30处理的数据，或者用作数据备份。一般而言，若节点30是由共享总线100连接多个处理器80构成时，节点储存设备40多为连接至共享总线100的共享储存设备，以供多个处理器80同时存取。图1所示之集群计算机10，一般采用具有开放性原始码特性的操作系统，如采用Unix或Linux等操作系统作为其工作平台，该系统的优点是具有高稳定度、高弹性的设计及实施等，因此可以根据使用者的需求与考虑，进行不同的修改及调整，以提高工作效率。集群计算机10一般是作高效率计算之用，当集群计算机10进行运算(如不可分割运算)时，连接国际互联网50的主计算机70依据应用程序的设定及每一节点的处理能力等，将此运算任务的多个子任务平均分配至各个节点30，以达至负载平衡和加速运算的目的。同时，主计算机70亦持续监控各节点30的运作情况，依照应用程序的设计和安排，在多个节点30之间进行动态负载平衡的处理。一般而言，当节点30完成主计算机70交付的子任务后，主计算机70将依据动态负载平衡的原则，交付另一子任务给节点30进行，直至此运算(如不可分割运算)完成为止。当此运算完成时，主计算机70将根据应用程序的设计，自各个节点30的节点储存设备40提取节点30进行的运算任务之结果，并将其整合统一为运算的结果。或者当各节点30完成其进行的子任务时，先将结果传送至主计算机70，主计算机70待取得所有子任务的结果时，对所有子任务的结果进行整合统一，以得到运算任务(如不可分割运算)的结果。每一节点30在处理子任务时，都会对节点储存设备40进行数据存取，因此，每个节点30的工作效率与节点储存设备40不无关连。例如，节点储存设备40与处理器80连接之间的频宽、节点储存设备40的运作速度和集群计算机10的工作平台和应用程序对节点储存设备40之优化等，都会影响节点的工作效率。此外，当集群计算机10进行运算(如不可分割运算)，各个节点30在进行运算任务时，需要同时存取节点储存设备40及处理来自主计算机70的通信，例如主计算机70对节点30进行动态负载平衡、主计算机70询问节点30运算任务的进度、主计算机70对节点30要求运算任务的结果等，使得节点30未能专注于处理运算任务，节点30的工作效率因而大幅下降。在节点30建立或维护方面，由于每个节点30都需要专属的节点储存设备40，所以当新增节点30时，成本势必因昂贵的节点储存设备40而上升，而且，集群计算机10内众多节点储存设备40是分别对应依附各个节点30，基于储.存设备的容量越大，每个储存单位的成本越便宜之价格原理，分布式的节点储存设备40之成本偏高，同时亦降低了储存数据的安全性和备份数据时的方便性。另一方面，为提高集群计算机10的工作效率及增加其稳定性，各个节点储存设备40的规格必须尽量统一，因而限制了采购或更换节点储存设备40的弹性，拥有集群计算机10的成本便难以降低。在数据保存方面，由于主计算机70是负责控制任务分配和负载平衡等功能，若集群计算机10中的主计算机70突然故障而停止运作时，各个节点30便无法确保正常无误地运作，同时节点30运算所需的数据或所产生的数据亦未被控制，而储存在每个节点储存设备40中的数据亦可能受到影响而损毁，可见公知的集群计算机10在数据保存方面未能提供稳定的可靠度。随着知识经济的发展，企业对于大量数据处理的应用需求日趋迫切，而且数据的处理、储存、安全和管理等需求也呈现爆炸性成长，集群计算机的应用将日益广泛。然而，传统集群计算机的实施和应用上却未能同时提供低成本、高可靠度和高工作效率的运算。因此，如何建立可以节省企业成本、强化扩充能力、具高稳定性、高安全性的集群计算机，是知识经济时代企业得以在激烈竞争中脱颖而出的致胜关键。
技术实现思路
鉴于上述之专利技术背景中，随着知识经济的发展，企业和学术研究等对于大量数据处理的应用需求日趋迫切，而且数据的处理、储存、安全和管理等需求也呈现爆炸性成长，然而高阶服务器群组其价格却非常昂贵。但随着半导体制造、集成电路设计和通信网络技术的进步，一般的个人计算机已具备可靠的处理能力，网络通信的速度亦快速提升，因此利用一般计算机透过网络连接建构而成的集群计算机，可提供接近高阶服务器群组的工作能力，但建立、维护或扩充成本都比高阶服务器群组便宜，于是提供了服务器群组外的另一实施方案。在集群计算机中，每一节点都具有专属的节点储存设备或节点储存网络作数据存取之用，但当新增节点时，成本势必因昂贵的节点储存设备而上升，而集群计算机内分散的众多节点储存设备，亦导致维护节点时成本大为增加。另外，为提高集群计算机的工作效率及增加其稳定性，各个节点储存设备的规格必须尽量统一，限制了采购或更换节点储存设备的弹性，拥有集群计算机的成本便难以进一步降低。再者，若公知集群计算机中控制任务分配和负载平衡等功能的主计算机因故障而停止运作时，各个节点的运作和监控，以及节点间的负载平衡便受到影响，储存在每个节点储存设备中的数据亦可能受到损毁，宝贵的数据因而流失。本专利技术的主要目的为提供了一种集群计算机，特别是有关于一种具有分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有分布式负载平衡系统之集群计算机，至少包括： 至少一网络连接设备，该至少一网络连接设备具有多个连接端口； 一储存系统，该储存系统是对应连接至该多个连接端口之至少一个连接端口，其中该储存系统具有可扩充性，以及该储存系统选自于一储存局域网络和一网络储存设备中之一者； 多个节点，该多个节点用于执行一运算任务的多个子任务，且该每一节点是连接至该多个连接端口之对应一个第一连接端口，以在执行该多个子任务时对该储存系统进行一存取步骤；以及 至少一前端服务器，该至少一前端服务器之一端是连接至一国际互联网； 至少一计算机服务器，该至少一计算机服务器之一端是连接至该至少一前端服务器之另一端，该至少一计算机服务器之另一端是连接至该多个连接端口之对应一个第二连接端口，且该至少一前端服务器用于将该运算任务委派至该至少一计算机服务器，而该至少一计算机服务器用于对该多个节点进行一运算任务分配和一负载平衡控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李先知，赵玉诚，吴俊明，
申请(专利权)人：劲智数位科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]