CN104182300A - 一种集群中虚拟机的备份方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种集群中虚拟机的备份方法及系统,包括:步骤(11),创建多个虚拟机,将所述虚拟机加入备份池;步骤(12),新加入集群的虚拟机作为主节点;步骤(13),所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点;步骤(14),将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行步骤(15);步骤(15),如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行步骤(13),否则结束步骤执行。本发明有效防止了传统主备冗余方案中主备同时失效带来的服务失效问题。同时提供服务的虚拟机共享备份池中的备节点,有效提高了资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及集群相关技术领域,特别是一种集群中虚拟机的备份方法及系统。
背景技术
在处理复杂计算或者大型任务时,单个计算机服务器无法满足负载压力,即使依靠升级服务器的配置也无法一劳永逸的满足日益增长的服务要求,且费用非常的昂贵,且没有扩展性。通过增加服务器数量,将所有服务器通过虚拟化,形成若干虚拟机,从而形成虚拟机集群,部署不同的应用,以对外提供服务。
虚拟化是指采用硬件或者软件的方式,将计算机资源进行管理,可以对现有有限的资源进行重新整合规划,按照需求进行分配使用,使资源的利用率达到最大化。
在集群运行过程中,不可避免的出现集群内部分虚拟机或者应用失效的情况,从而导致在部分时间无法有效提供服务。
现有技术通过采用冗余备份的方式。即对于一个正在运行的虚拟机,作为主节点,采用另外一台虚拟机作为该虚拟机的备份,成为备节点。当主节点发生故障时,备节点切换为主节点,继续提供服务。
然而,现有技术的冗余备份方式存在着以下不足:
1.浪费资源。对于一个主节点,始终有一个备节点在运行过程中,虽然不提供服务,却在一直消耗CPU、内存、硬盘等资源。对于整个集群来说,如果所有提供服务的虚拟机均采用主备方式,则对于集群,其实际提供服务的节点数只能占到整个集群的一半。因此集群的资源有效使用率只能达到50%,造成了巨大的资源浪费。
2.可用性较差。在主节点故障时,将会切换到备节点。而备节点此时如果也出现问题,就会造成服务的完全失效。此时需要对于主备两个节点至少更换一次。服务将在更换过程中停滞,直到新的节点替换现有节点后,才能重新提供服务。
发明内容
基于此,有必要针对现有技术的冗余备份方式存在资源浪费及可用性差的技术问题,提供一种集群中虚拟机的备份方法及系统。
一种集群中虚拟机的备份方法,包括:
步骤11,创建多个虚拟机并初始化与每个虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
步骤12,新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行步骤13;
步骤13,所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
步骤14,将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行步骤15;
步骤15,如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行步骤13,否则结束步骤执行,所述备节点总数大于1。
一种集群中虚拟机的备份系统,包括:
备份池初始化模块,用于创建多个虚拟机并设置工作状态为空闲,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
主节点加入模块,用于新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行备节点选择模块;
备节点选择模块,用于所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
备节点更新模块,用于将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行备节点数量检测模块;
备节点数量检测模块,用于如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行备节点选择模块,否则结束模块执行,所述备节点总数大于1。
本发明采用了备份池的方法,使得对于每一个正在提供服务的虚拟机,即主节点,能拥有多个备节点,以备其随时替换,有效防止了传统主备冗余方案中主备同时失效带来的服务失效问题。同时提供服务的虚拟机共享备份池中的备节点,使得备节点能够更好地复用,有效提高了资源利用率,减少了浪费。
附图说明
图1为本发明一种集群中虚拟机的备份方法的工作流程图;
图2为本发明一种集群中虚拟机的备份系统的结构模块图;
图3为本发明其中一个实施例中步骤13的具体工作流程图;
图4为本发明其中另一个实施例中步骤13的具体工作流程图;
图5为本发明的一个例子的节点备份示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示为本发明一种集群中虚拟机的备份方法的工作流程图,包括:
步骤11,创建多个虚拟机并初始化与每个虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
步骤12,新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行步骤13;
步骤13,所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
步骤14,将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行步骤15;
步骤15,如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行步骤13,否则结束步骤执行,所述备节点总数大于1。
本采用了备份池的方法,使得对于一个正在提供服务的虚拟机,即主节点,能拥有多个备节点,以备其随时替换,有效防止了传统主备冗余方案中主备同时失效带来的服务失效问题。同时提供备份服务的虚拟机共享备份池中的备节点,即同一个主节点,采用多个虚拟机进行备份,而同一个虚拟机可以对多个主节点进行备份,作为多个主节点的备节点。
图5所示,为本发明的一个例子的节点备份示意图。其中,主节点A通过节点C和节点D进行备份,即节点C和节点D为节点A的备节点。同时,主节点B通过节点D和节点E进行备份,即节点D和节点E为节点B的备节点。
备节点主要备份方式为备节点保存主节点的上下文内容、配置等信息,并保持信息与主节点的实时同步。因为备份节点仅保存相关配置信息,并不实际提供服务,因此备节点资源消耗并不高。一个备份节点可以同时存储多个主节点的备份信息,从而实现为多个主节点作备节点。在主节点失效后,备节点调取存储的主节点信息,从而接替主节点的工作,在集群中提供服务。
本发明在应用虚拟机集群外,配置了备份池用以实现提升服务的可用性。
备份池主要包括有若干台虚拟机,用于作为应用虚拟机集群的备份。
首先物理机创建虚拟机,而后在虚拟机中进行安装,配置应用软件栈。并对于虚拟机进行健康检查,检查软件栈的配置以及服务的可用性等。在确认无误后,将其加入备份池中。
在其中一个实施例中,还包括:
所述备份池定时对所包括的虚拟机进行健康检查,如果存在具有故障的虚拟机则设置具有故障的虚拟机为故障虚拟机,否则设置所述虚拟机为健康虚拟机;
如果所述故障虚拟机是备节点,则所述故障虚拟机为故障备节点,选择一个健康虚拟机为替换虚拟机,且所述替换虚拟机为可用虚拟机,将与所述替换虚拟机关联的备份数量加1,所述替换虚拟机作为所述故障备节点对应的主节点的替换备节点,所述替换备节点对所述故障备节点对应的主节点进行备份,并删除所述故障虚拟机;
如果所述故障虚拟机不是备节点,则删除所述故障虚拟机。
本实施例对备份池进行维护,备份池的维护主要用于维持备份池的规模,定时检查备份池中虚拟机的系统及应用软件栈的状态。以确保备份池中的虚拟机是健康可用的,可以随时提供服务。对于不健康的虚拟机即故障虚拟机,进行删除。
作为一个优选的例子,备份池在删除所述故障虚拟机后,及时创建新的虚拟机加入备份池中,以保持备份池的规模。
对于故障虚拟机的替换,采用的方式为从池中取出一台在最近一次健康检查中通过的虚拟机作为替换虚拟机。根据故障虚拟机的应用信息,初始化替换虚拟机的软件栈,并替换故障虚拟机。
步骤13中,对于选择一个可用虚拟机作为备节点,可以采用随机或者轮询的方式选择。然而,也可以对其进行一些优化策略,以提高备份的可靠性。
如图3所示,在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤13,具体包括:
步骤31,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择维护最少虚拟机的物理机作为待选物理机;
步骤32,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
物理机维护虚拟机数量越多,则出现故障的可能性越大,在本实施例中,待选物理机为所述待选物理机集中维护最少虚拟机的物理机。由于维护的虚拟机数量最少,因此其出现故障的可能性大幅降低,从而使得能对主节点提供更可靠的备份服务。
如图4所示,在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤13,具体包括:
步骤41,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择主节点备份数量最少的物理机作为待选物理机,所述主节点备份数量为所述物理机中对所述主节点进行备份的备节点的数量,且每个所述主节点备份数量分别对应一个主节点;
步骤42,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
对同一个主节点进行备份的备节点如果都在同一物理机上,则当该物理机出现故障,则所有的备节点均无法对主节点提供备份服务。在本实施例中,待选物理机为待选物理机集中主节点备份数量最少的物理机,尽可能地将对主节点进行备份的备节点分配到不同的物理机上,从而使得能对主节点提供更可靠的备份服务。
在其中一个实施例中,还包括:
当第一备节点检测到对应的第一主节点出现故障,则所述第一主节点对应的备节点中,除所述第一备节点以外的所有备节点为其他备节点,将与每个其他备节点关联的备份数量减1,且所有其他备节点停止对所述第一主节点进行备份;
将所述第一备节点作为新加入集群的虚拟机执行步骤12。
本实施例中,当第一备节点检测到其对应的第一主节点出现故障,则通知其他备节点停止对第一主节点进行备份。其通信方式,可以是第一备节点与其他备节点直接通信,即分布式通信,也可以是设置一个与所有的备节点进行通信的中央节点,由第一备节点将主节点出现故障的信息发送到中央节点,然后由中央节点通知其他备节点停止对第一主节点进行备份。
在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤15,具体包括:
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且存在备份数量小于预设的总备份数量的虚拟机,则执行步骤13;
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且所有的虚拟机中备份数量均大于或等于预设的总备份数量,则至少一个所述物理机创建至少一个虚拟机,并初始化与虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池,执行步骤13;
如果所述主节点的备节点个数大于或等于预设的备节点总数,则结束步骤执行;
所述备节点总数大于1。
本实施例当备份池中的虚拟机数量不足以维持对新加入的主节点的备份时,自动进行扩展,以保证对主节点有足够的备节点进行备份服务。
如图2所示为本发明一种集群中虚拟机的备份系统的结构模块图,包括:
备份池初始化模块210,用于创建多个虚拟机并设置工作状态为空闲,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
主节点加入模块220,用于新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行备节点选择模块;
备节点选择模块230,用于所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
备节点更新模块240,用于将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行备节点数量检测模块;
备节点数量检测模块250,用于如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行备节点选择模块,否则结束模块执行,所述备节点总数大于1。
在其中一个实施例中,还包括定时检查模块,用于:
所述备份池定时对所包括的虚拟机进行健康检查,如果存在具有故障的虚拟机则设置具有故障的虚拟机为故障虚拟机,否则设置所述虚拟机为健康虚拟机;
如果所述故障虚拟机是备节点,则所述故障虚拟机为故障备节点,选择一个健康虚拟机为替换虚拟机,且所述替换虚拟机为可用虚拟机,将与所述替换虚拟机关联的备份数量加1,所述替换虚拟机作为所述故障备节点对应的主节点的替换备节点,所述替换备节点对所述故障备节点对应的主节点进行备份,并删除所述故障虚拟机;
如果所述故障虚拟机不是备节点,则删除所述故障虚拟机。
在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点更新模块240,具体包括:
虚拟机最少物理机选择子模块241,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择维护最少虚拟机的物理机作为待选物理机;
虚拟机最少物理机备节点选择子模块242,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点更新模块240,具体包括:
备节点最少物理机选择子模块243,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择主节点备份数量最少的物理机作为待选物理机,所述主节点备份数量为所述物理机中对所述主节点进行备份的备节点的数量,且每个所述主节点备份数量分别对应一个主节点;
备节点最少物理机备节点选择子模块244,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
在其中一个实施例中,还包括主节点删除模块,用于:
当第一备节点检测到对应的第一主节点出现故障,则所述第一主节点对应的备节点中,除所述第一备节点以外的所有备节点为其他备节点,将与每个其他备节点关联的备份数量减1,且所有其他备节点停止对所述第一主节点进行备份;
将所述第一备节点作为新加入集群的虚拟机执行主节点加入模块。
在其中一个实施例中,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点数量检测模块250,具体用于:
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且存在备份数量小于预设的总备份数量的虚拟机,则执行备节点选择模块;
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且所有的虚拟机中备份数量均大于或等于预设的总备份数量,则至少一个所述物理机创建至少一个虚拟机,并初始化与虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池,执行备节点选择模块;
如果所述主节点的备节点个数大于或等于预设的备节点总数,则结束步骤执行;
所述备节点总数大于1。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,包括:
步骤(11),创建多个虚拟机并初始化与每个虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
步骤(12),新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行步骤(13);
步骤(13),所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
步骤(14),将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行步骤(15);
步骤(15),如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行步骤(13),否则结束步骤执行,所述备节点总数大于1。
2.根据权利要求1所述的集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,还包括:
所述备份池定时对所包括的虚拟机进行健康检查,如果存在具有故障的虚拟机则设置具有故障的虚拟机为故障虚拟机,否则设置所述虚拟机为健康虚拟机;
如果所述故障虚拟机是备节点,则所述故障虚拟机为故障备节点,选择一个健康虚拟机为替换虚拟机,且所述替换虚拟机为可用虚拟机,将与所述替换虚拟机关联的备份数量加1,所述替换虚拟机作为所述故障备节点对应的主节点的替换备节点,所述替换备节点对所述故障备节点对应的主节点进行备份,并删除所述故障虚拟机;
如果所述故障虚拟机不是备节点,则删除所述故障虚拟机。
3.根据权利要求1所述的集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤(13),具体包括:
步骤(31),所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择维护最少虚拟机的物理机作为待选物理机;
步骤(32),所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
4.根据权利要求1所述的集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤(13),具体包括:
步骤(41),所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择主节点备份数量最少的物理机作为待选物理机,所述主节点备份数量为所述物理机中对所述主节点进行备份的备节点的数量,且每个所述主节点备份数量分别对应一个主节点;
步骤(42),所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
5.根据权利要求1所述的集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,还包括:
当第一备节点检测到对应的第一主节点出现故障,则所述第一主节点对应的备节点中,除所述第一备节点以外的所有备节点为其他备节点,将与每个其他备节点关联的备份数量减1,且所有其他备节点停止对所述第一主节点进行备份;
将所述第一备节点作为新加入集群的虚拟机执行步骤(12)。
6.根据权利要求1所述的集群中虚拟机的备份方法,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述步骤(15),具体包括:
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且存在备份数量小于预设的总备份数量的虚拟机,则执行步骤(13);
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且所有的虚拟机中备份数量均大于或等于预设的总备份数量,则至少一个所述物理机创建至少一个虚拟机,并初始化与虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池,执行步骤(13);
如果所述主节点的备节点个数大于或等于预设的备节点总数,则结束步骤执行;
所述备节点总数大于1。
7.一种集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,包括:
备份池初始化模块,用于创建多个虚拟机并设置工作状态为空闲,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池;
主节点加入模块,用于新加入集群的虚拟机作为主节点,初始化所述主节点的备节点个数为零,执行备节点选择模块;
备节点选择模块,用于所述主节点从所述备份池中选择一个可用虚拟机作为备节点,所述可用虚拟机为备份数量少于预设的总备份数量的虚拟机;
备节点更新模块,用于将所述主节点的备节点个数加1,将与所述备节点关联的备份数量加1,将所述备节点加入集群,以所述备节点对所述主节点进行备份,执行备节点数量检测模块;
备节点数量检测模块,用于如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,则执行备节点选择模块,否则结束模块执行,所述备节点总数大于1。
8.根据权利要求7所述的集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,还包括定时检查模块,用于:
所述备份池定时对所包括的虚拟机进行健康检查,如果存在具有故障的虚拟机则设置具有故障的虚拟机为故障虚拟机,否则设置所述虚拟机为健康虚拟机;
如果所述故障虚拟机是备节点,则所述故障虚拟机为故障备节点,选择一个健康虚拟机为替换虚拟机,且所述替换虚拟机为可用虚拟机,将与所述替换虚拟机关联的备份数量加1,所述替换虚拟机作为所述故障备节点对应的主节点的替换备节点,所述替换备节点对所述故障备节点对应的主节点进行备份,并删除所述故障虚拟机;
如果所述故障虚拟机不是备节点,则删除所述故障虚拟机。
9.根据权利要求7所述的集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点更新模块,具体包括:
虚拟机最少物理机选择子模块,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择维护最少虚拟机的物理机作为待选物理机;
虚拟机最少物理机备节点选择子模块,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
10.根据权利要求7所述的集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点更新模块,具体包括:
备节点最少物理机选择子模块,所述主节点从所述备份池中获取具有可用虚拟机的所有物理机作为待选物理机集,从所述待选物理机集中选择主节点备份数量最少的物理机作为待选物理机,所述主节点备份数量为所述物理机中对所述主节点进行备份的备节点的数量,且每个所述主节点备份数量分别对应一个主节点;
备节点最少物理机备节点选择子模块,所述主节点选择一个所述待选物理机所维护的可用虚拟机作为备节点。
11.根据权利要求7所述的集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,还包括主节点删除模块,用于:
当第一备节点检测到对应的第一主节点出现故障,则所述第一主节点对应的备节点中,除所述第一备节点以外的所有备节点为其他备节点,将与每个其他备节点关联的备份数量减1,且所有其他备节点停止对所述第一主节点进行备份;
将所述第一备节点作为新加入集群的虚拟机执行主节点加入模块。
12.根据权利要求7所述的集群中虚拟机的备份系统,其特征在于,所述虚拟机由至少一个物理机创建并维护,所述备份池还用于管理所述物理机信息,所述备节点数量检测模块,具体用于:
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且存在备份数量小于预设的总备份数量的虚拟机,则执行备节点选择模块;
如果与所述主节点关联的备节点个数小于预设的备节点总数,且所有的虚拟机中备份数量均大于或等于预设的总备份数量,则至少一个所述物理机创建至少一个虚拟机,并初始化与虚拟机关联的备份数量为0,将所述虚拟机加入用于管理所述虚拟机的信息的备份池,执行备节点选择模块;
如果所述主节点的备节点个数大于或等于预设的备节点总数,则结束步骤执行;
所述备节点总数大于1。
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