專利名稱：集群服務器的ip容錯方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計算機應用領域，是一種用于集群服務器的IP容錯方法。
隨著互連網(wǎng)用戶的爆炸性增長，網(wǎng)站訪問量也隨之大幅度增長，有些甚至達到了每天幾千萬次點擊。越來越多的網(wǎng)站管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站的服務器經(jīng)常超負荷運行并已成為提高服務質量的瓶頸。傳統(tǒng)的服務器一般采用小型機，在這種情況下提升服務器性能的方法是換一個更好的、更快的服務器，由于要淘汰舊的服務器，因此升級代價很高。為此，有人提出了一種新的服務器解決方案——集群服務器。這種群集服務器的工作流程為用戶請求由名為負載平衡機(又稱為前置機)的計算機接收，負載平衡機根據(jù)調度算法選擇一個物理服務器并將該用戶請求轉給它，物理服務器處理完用戶請求后直接將結果返回用戶。用戶只需向單一的入口地址發(fā)出訪問請求就可得到應答，而不需知道應答來自哪臺服務器，即集群服務器的內部結構對用戶是透明的。由于是多個服務器共同服務，因此其具有很高的性能；而且服務器的數(shù)量可以動態(tài)擴充，因此其具有很好的可擴展性。
上述集群服務器也存在一些問題，如負載平衡機出現(xiàn)故障時，未執(zhí)行完的用戶請求將被迫終止，而且直到故障排除，集群服務器才能恢復對用戶的服務。
集群服務器技術要應用于商業(yè)服務器，必須提高它的可靠性，否則就會對用戶及公司造成損失。如果集群服務器用于電子商務，上述的負載平衡機故障一旦出現(xiàn)，可能會帶來災難性的后果。由于計算機的硬件或軟件故障的不可預測性，必須采用某種技術來提高集群服務器的容錯能力。本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術中的不足，研制一種具有良好IP容錯的方法。
本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯方法，其系統(tǒng)結構及原理圖如

圖1所示。它在現(xiàn)有技術的基礎上，添加了名為備份機的計算機和名為控制臺的計算機。即在用戶通過互聯(lián)網(wǎng)與高速交換機之間設置負載平衡機的備份機，備份機與負載平衡機并行連接于互聯(lián)網(wǎng)與高速交換機之間；控制臺與高速交換機相連接；另外，高速交換機與互聯(lián)網(wǎng)之間并行連接有n個物理服務器。
本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯方法發(fā)明中包含三個軟件1.雙機熱備份軟件這是構成本發(fā)明的核心技術，主要在操作系統(tǒng)網(wǎng)絡部分的IP層實現(xiàn)，所以命名為IP容錯技術。安裝在負載平衡機與備份機上。
2.物理服務器的自動監(jiān)控軟件安裝在負載平衡機與備份機上。
3.集群服務器的遠程動態(tài)配置軟件安裝在控制臺上。
本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯技術方法的具體實現(xiàn)方式為一、雙機熱備份軟件本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯方法是以Redhat Linux提供的虛擬服務器技術為基礎實現(xiàn)的，具體步驟如下1.在前置機和備份機上安裝Redhat Linux；2.在內核源程序ip_vs.c中添加讀取、更新虛擬服務器保存在核心中哈希表的函數(shù)；3.添加系統(tǒng)調用使得用戶程序能通過它調用上述添加的函數(shù)以實現(xiàn)用戶態(tài)與內核態(tài)下的數(shù)據(jù)交換；4.重新編譯核心，之后前置機與備份機都必須使用新的核心；5.前置機上運行一個守護進程，每過T1秒讀取一次內核中保存的所有狀態(tài)為ESTABLISHED的TCP連接信息，并將它打包發(fā)送給備份機上運行的特定守護進程。如果前置機出現(xiàn)故障，備份機將自動地取代它的工作；當故障排除并重新啟動后，它將自動地作為備份機工作；6.備份機上運行一個守護進程，不斷接收前置機發(fā)送來的信息，如果連續(xù)T2秒收不到前置機的信息，備份機將判定前置機已出故障并取而代之。具體步驟如下A.以最后一次收到的數(shù)據(jù)包為基準通過系統(tǒng)調用在備份機的內核中重構連接信息；B.奪取前置機的虛擬IP地址；C.向控制臺報警。
二、物理服務器的自動監(jiān)控軟件1.在前置機上編寫實現(xiàn)讀取虛擬服務器當前配置信息的函數(shù)F；2.前置機上運行一個守護進程，定時通過函數(shù)F取回虛擬服務器當前的配置信息，即有哪些服務程序運行在那些物理服務器上，然后利用socket請求去測試這些服務程序是否正常工作；
3.如果經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)某臺服務器上的某些服務程序發(fā)生了故障，該守護進程會在虛擬服務器上刪除該服務條目；4.該守護進程定時執(zhí)行，從而保證了虛擬服務器的正常工作。
三、集群服務器的遠程動態(tài)配置軟件1.該軟件實現(xiàn)在控制臺上。該軟件有幾個模塊組成。模塊1是一個圖形監(jiān)控界面，提供給系統(tǒng)管理員使用；2.模塊2負責定時從虛擬服務器提取當前配置信息，并把這些信息顯示在圖形界面上；3.模塊3提供給用戶，使用戶可以遠端動態(tài)完成配置虛擬服務器的工作；4.模塊4為日志管理。通過日志管理，系統(tǒng)管理員可以全面了解前置機及各個物理服務器當前的工作狀況。
本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯方法具有以下優(yōu)點1.當負載平衡機出故障(比如硬件故障)時，備份機能及時發(fā)現(xiàn)并接管它的工作，使得集群服務器不會中斷對用戶的服務；同時，在控制臺上會出現(xiàn)報警信息使得系統(tǒng)管理員能及時知道故障信息。當負載平衡機上的故障被排除并重新啟動后，它將自動地作為備份機工作，即負載平衡機與備份機能自動地互為備份。
2.上述的互為備份過程不會影響當前集群服務器正在進行還未完成的服務。例如，某用戶正在通過FTP服務從集群服務器上下載一個文件，文件已下載了一半，假定此時負載平衡機因出現(xiàn)硬件故障而崩潰，備份機將及時接管它的工作，用戶的文件下載服務將不受任何影響直到正常結束。
3.我們的監(jiān)控軟件能自動地檢測到物理服務器上服務程序的故障并作相應的故障處理，使得集群服務器的工作不受影響。
4.我們的動態(tài)配置軟件能使系統(tǒng)管理員迅速地了解集群服務器的工作狀態(tài)，并可方便地地對集群服務器進行動態(tài)配置。
圖1實現(xiàn)集群服務器的IP容錯方法的系統(tǒng)結構原理圖。
在圖1中表示了一種實現(xiàn)本發(fā)明所說的集群服務器的IP容錯方法的系統(tǒng)結構及原理圖。由負載平衡機3、備份機4，高速交換機5、控制臺6、物理服務器7、互聯(lián)網(wǎng)2和用戶1構成。它實際上是在現(xiàn)有技術的基礎上，添加了備份機4的計算機和名為控制臺5的計算機。其實現(xiàn)IP容錯的方法和工作原理如本說明書中在先的描述。其中，所說的物理服務器7可以有n個，n為自然數(shù)。如圖1中所述的物理服務器71、72、……、7n。
利用本發(fā)明所說的IP容錯方法，在實驗室建立了一個包含16個物理服務器的集群服務器，它可提供WEB服務、FTP服務、E-mail服務等常用網(wǎng)絡服務。16個物理服務器以及負載平衡機、備份機、控制臺具有相同的硬件配置CPU PIII 550內存 256M硬盤 10.2G網(wǎng)卡 3C905B操作系統(tǒng) Linux 6.2使用3COM公司的100M交換機連接集群系統(tǒng)的各個節(jié)點機。每個物理服務器上安裝下列應用程序Qmail 1.03VM3.4.2JIAJIA2.1MySQLSnortFTP ServerApache Server經(jīng)多次測試，采用本發(fā)明所說IP容錯技術的集群服務器，強行斷開負載平衡機的電源，集群服務器仍能正常工作，且正在執(zhí)行的服務請求不會受影響。
權利要求
1.一種在現(xiàn)有技術的基礎上，添加了名為備份機的計算機和名為控制臺的計算機的集群服務器的IP容錯方法，其特征在于，在用戶通過互聯(lián)網(wǎng)與高速交換機之間設置有備份機，備份機與負載平衡機并行連接于互聯(lián)網(wǎng)與高速交換機之間；控制臺與高速交換機相連接；在所說的集群服務器的IP容錯技術中包含三個軟件a.雙機熱備份軟件安裝在負載平衡機與備份機上；b.物理服務器的自動監(jiān)控軟件安裝在負載平衡機與備份機上；c.集群服務器的遠程動態(tài)配置軟件安裝在控制臺上。
2.按照權利要求1所說的集群服務器的IP容錯方法，其特征在于，所說的雙機熱備份軟件是a.在前置機和備份機上安裝Redhat Linux；b.在內核源程序ip_vs.c中添加讀取、更新虛擬服務器保存在核心中哈希表的函數(shù)；c.添加系統(tǒng)調用使得用戶程序能通過它調用上述添加的函數(shù)以實現(xiàn)用戶態(tài)與內核態(tài)下的數(shù)據(jù)交換；d.重新編譯核心，之后前置機與備份機都必須使用新的核心；e.前置機上運行一個守護進程，每過T1秒讀取一次內核中保存的所有狀態(tài)為ESTABLISHED的TCP連接信息，并將它打包發(fā)送給備份機上運行的特定守護進程。如果前置機出現(xiàn)故障，備份機將自動地取代它的工作；當故障排除并重新啟動后，它將自動地作為備份機工作；f.備份機上運行一個守護進程，不斷接收前置機發(fā)送來的信息，如果連續(xù)T2秒收不到前置機的信息，備份機將判定前置機已出故障并取而代之；具體步驟如下A.以最后一次收到的數(shù)據(jù)包為基準通過系統(tǒng)調用在備份機的內核中重構連接信息；B.奪取前置機的虛擬IP地址；C.向控制臺報警。
3.按照權利要求1所說的集群服務器的IP容錯方法，其特征在于，所說的物理服務器的自動監(jiān)控軟件是a.在前置機上編寫實現(xiàn)讀取虛擬服務器當前配置信息的函數(shù)F；b.前置機上運行一個守護進程，定時通過函數(shù)F取回虛擬服務器當前的配置信息，即有哪些服務程序運行在那些物理服務器上，然后利用socket請求去測試這些服務程序是否正常工作；c.如果經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)某臺服務器上的某些服務程序發(fā)生了故障，該守護進程會在虛擬服務器上刪除該服務條目；d.該守護進程定時執(zhí)行，從而保證了虛擬服務器的正常工作。
4.按照權利要求1所說的集群服務器的IP容錯方法，其特征在于，所說的集群服務器的遠程動態(tài)配置軟件是a.該軟件實現(xiàn)在控制臺上；該軟件有幾個模塊組成，模塊1是一個圖形監(jiān)控界面，提供給系統(tǒng)管理員使用；b.模塊2負責定時從虛擬服務器提取當前配置信息，并把這些信息顯示在圖形界面上；c.模塊3提供給用戶，使用戶可以遠端動態(tài)完成配置虛擬服務器的工作；d.模塊4為日志管理。通過日志管理，系統(tǒng)管理員可以全面了解前端機及各個物理服務器當前的工作狀況。
全文摘要
一種集群服務器的IP容錯方法。它是在由負載平衡機、高速交換機、物理服務器、互聯(lián)網(wǎng)和用戶現(xiàn)有技術的構成基礎上,添加備份機和控制臺而實現(xiàn)的,并包含雙機熱備份軟件、物理服務器的自動監(jiān)控軟件、集群服務器的遠程動態(tài)配置軟件。負載平衡機與備份機能自動地互為備份,即當負載平衡機出故障時,備份機能及時發(fā)現(xiàn)并接管它的工作,使得集群服務器不會中斷對用戶的服務;在控制臺上會出現(xiàn)報警信息使得系統(tǒng)管理員能及時知道故障信息。
文檔編號G06F11/07GK1308278SQ0110648
公開日2001年8月15日 申請日期2001年2月15日 優(yōu)先權日2001年2月15日
發(fā)明者金海 , 肖鈞, 盧毅軍, 龐麗萍, 韓宗芬 申請人:華中科技大學