CN104639367B - 一种实现主备服务器切换的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现主备服务器切换的方法及系统，包括备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求时，网关再次广播第一ARP请求；与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。本发明通过备用交换机对主服务器故障情况的监测，实现了在主服务器发生故障，无法响应第二ARP请求时，启动主服务器对应的备用服务器对该第一ARP请求进行响应，完成了主备服务器之间的互相切换。本发明一方面保证了对现网业务使用的兼容；另一方面简单地实现了主备服务器之间的切换，而且不需要服务器具备集群功能。这样，不仅有效地保护了现有的网络设备的投资和运作，而且为企业带来更安全和快捷的数据存储保障。

Description

一种实现主备服务器切换的方法及系统

技术领域

本发明涉及备份技术，尤指一种实现主备服务器切换的方法及系统。

背景技术

目前，在常用的主备方案中，一般需要多个服务器构成集群服务器架构，如图1所示，比如服务器S、服务器S'和服务器S″作为一个集群服务。其中，假设服务器S作为主服务器，服务器S'和服务器S″作为备用的集群服务器。备用的集群服务器可以预先使用优先级依次排序，当主服务器发生灾情故障时，由交换机指令按照预先设置好的优先级顺序启动备用服务器(同时只有一台服务器处于激活的状态)。在主服务器和备服务器中均安装有集群软件以提供集群功能，集群软件的主要功能就是在主服务器与备服务器之间进行心跳检测。一旦备服务器无法检测到主服务器的心跳，则将自身倒换为主服务器对外提供服务。

在现有服务器系统设计中，最初很多是没有考虑主备情况设计的，而一般就是由单台大型服务器独立运行，且部署的服务器可能还不具备集群能力，这种情况下要是遇到灾情故障是非常危险的。要改造这种情况，按照传统的集群方案，如图1所示，一方面，往往需要在交换机上部署双倍主服务器数量以上的备用服务器，而且在每台备用的服务器上还需要进增加集群功能。另一方面，如果在正在运行的备用服务器上进行修改增加集群功能是会影响用户使用的，而且交换机也可能因为接口数量有限而需要重新换置部署和配置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现主备服务器切换的系统，至少包括网关，主交换机和备用交换机，与主交换机相连接的一个或一个以上主服务器，与备用交换机相连接的、与各主服务器分别完全镜像的一个或一个以上备用服务器；

其中，

网关，与主交换机相连，用于广播携带有主服务器的IP地址信息地址的第一解析协议ARP请求；接收到来自主服务器或备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机或备用交换机转发给该MAC地址对应的主服务器或备用服务器；

主服务器，用于接收到属于自身的第一ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给网关；

主交换机，用于将来自网关的报文转发给与MAC地址对应的主服务器；或者，将来自网关的报文经由备用交换机转发给与MAC地址对应的备用服务器；

备用交换机，用于监测主服务区域中的各主服务器的运行情况，在检测到主服务器发生故障时，通知网关；停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关的第一ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器；

备用服务器，用于接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。

所述主服务器恢复正常时，

所述备用交换机还用于，通知所述网关该主服务器已恢复正常；

所述网关，还用于收到恢复正常的通知，再次广播所述第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器。

所述备用交换机具体用于：周期性发送第二ARP请求，收到所述主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立所述主服务器的IP地址和MAC地址，以及所述主服务器的活动状况的对应关系；

当无法收到应答时，修改对应的主服务器的活动状况为停止活动，通知网关该主服务器发生故障；停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关再次广播的第一ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器；

此时，所述网关还用于，接收到发生故障的通知，再次广播所述第一ARP请求。

一个所述主服务器对应一个或一个以上备用服务器。

本发明还提供了一种实现主备服务器切换的方法，包括：

备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求时，网关再次广播第一ARP请求；

与发生故障的主服务器的IP地址相同的接收到第二ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。

该方法还包括：所述网关接收到来自备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机和所述备用交换机转发给该MAC地址对应的备用服务器。

该方法之前还包括：

所述网关广播第一ARP请求，所述主服务器接收到属于自身的第一ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给所述网关；

所述网关接收到来自主服务器的MAC地址，将报文经由主交换机转发给该MAC地址对应的主服务器。

该方法之前还包括：所述备用交换机监测主服务器：

所述备用交换机周期性发送第二ARP请求，收到所述主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立所述主服务器的IP地址和MAC地址，以及主服务器的活动状况为活动中的对应关系；

如果未收到应答，修改所述主服务器的活动状况为停止活动。

所述备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求包括：

如果所述备用交换机未接收到来自主服务器经由主交换机返回的应答，通知所述网关该主服务器发生故障，并停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；此时，所述网关再次广播第一ARP请求。

当所述主服务器恢复正常后，该方法还包括：

所述网关收到来自备用交换机的恢复正常的通知，再次广播第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器。

与现有技术相比，本发明包括备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求时，网关再次广播第一ARP请求；与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。本发明通过备用交换机对主服务器故障情况的监测，实现了在主服务器发生故障，无法响应第二ARP请求时，启动主服务器对应的备用服务器对该第一ARP请求进行响应，完成了主备服务器之间的互相切换。本发明中，一方面，网关和主服务区域的主交换机上无需增加新功能，保证了对现网业务使用的兼容；另一方面，只需在现网基础上并联备用交换机和对应的备用服务器，就简单地实现了主备服务器之间的切换，而且不需要服务器具备集群功能。这样，不仅有效地保护了现有的网络设备的投资和运作，而且为企业带来更安全和快捷的数据存储保障。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为现有主备服务器系统的组成示意图；

图2为本发明实现主备服务器切换的系统的组成结构示意图；

图3为本发明实现主备服务器切换的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2为本发明实现主备服务器切换的系统的组成结构示意图，如图2所示，至少包括网关，主交换机和备用交换机，与主交换机相连接的一个或一个以上主服务器，与备用交换机相连接的、与各主服务器分别完全镜像的一个或一个以上备用服务器；

在备用交换机中存储有备用服务区域的备用服务器的IP地址列表，同时，备用交换机中还需要建立主服务区域的主服务器的IP地址和MAC地址，以及主服务器的活动状况的对应关系。

其中，完全镜像的服务器是指具有相同IP地址的服务器。进一步地，MAC地址可以相同也可以不相同。需要说明的是，为了避免IP地址冲突，备用交换机初始化时先屏蔽备服务区域中的服务器的ARP请求报文，也就是说，此时，即使备用交换机监测到ARP请求报文，也是不会将其转发给对应的备用服务器的。

ARP请求是广播消息，包括源IP地址和MAC地址，目标IP地址，ARP请求就是发送IP地址即目标IP地址广播，以得到相应的目标MAC地址，然后通过该目标MAC地址找到网络中唯一的一台计算机(服务器)，因为在实际运行中需要通过MAC地址来实现链路层的访问的。相应的ARP应答是单播消息，包括应答主机的MAC地址和IP地址，以及目标IP和MAC地址。

其中，

网关，与主交换机相连，用于广播第一地址解析协议(ARP，Address ResolutionProtocol)请求；接收到来自主服务器或备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机或备用交换机转发给该MAC地址对应的主服务器或备用服务器；

主服务器，用于接收到属于自身的第一ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给网关；

但是，如果主服务器发生故障，那么，主服务器是无法与网关之间进行报文交互的，这种情况本发明系统中通过备用交换机来监测。

主交换机，用于将来自网关的报文转发给与MAC地址对应的主服务器；或者，将来自网关的报文经由备用交换机转发给与MAC地址对应的备用服务器；需要说明的是，由于主交换机和备用交换机二层互联，因此不论备用区域的备用服务器是否启用，主交换机与备用交换机之间都是可以报文转发的，只是在备用服务器没有启用时，备用交换机不会转发该报文给备用服务器而已。

备用交换机，用于监测主服务区域中的各主服务器的运行情况，在检测到主服务器发生故障时，通知网关；停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关再次广播的ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器。

具体用于：周期性发送第二ARP请求，收到主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立主服务器的IP地址和MAC地址，以及主服务器的活动状况(此时为活动中)的对应关系，比如可以通过数据表的形式进行维护；如果无法收到应答，就认为主服务器故障如宕机，修改其活动状况为停止活动，此时，备用交换机通知网关该主服务器发生故障，此时，网关还用于，接收到发生故障的通知，再次广播第一ARP请求，同时备用交换机停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关的第一ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器；

最初形成镜像的备用服务区域后，备用交换机先屏蔽备用服务区域的备用服务器(也即不转发监听到的消息，也不处理备用服务区域中的备用服务器发来的消息)。

备用服务器，用于接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。此时，实现了一次主服务器至备用服务器的切换过程。

由于备交换机周期发送第二ARP请求，主服务区域的主服务器恢复正常，即备用交换机收到来自主服务器发出的第二ARP应答，备用交换机，还用于将主服务区域中对应的主服务器状态修改为活动中，再次屏蔽备用服务区域中相对应的备用服务器。并通知网关该主服务器已恢复正常。

网关，还用于收到恢复正常的通知，再次广播第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器，此时，实现了一次备用服务器至主服务器的回切过程。

主服务器还用于，在自身恢复正常时，通过第一ARP应答消息发送该主服务器的MAC地址；

需要说明的是，本发明中的一个主服务器可以对应一个或一个以上备用服务器，对于对应有两个或两个以上备用服务器的情况，本领域技术人员容易知道，可以预先使用优先级对备用服务器依次排序，当主服务器发生灾情故障时，由备用交换机指令按照预先设置好的优先级顺序启动备用服务器。具体实现并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

本发明实现主备服务器切换的系统中，通过备用交换机对主服务器故障情况的监测，实现了在主服务器发生故障，无法响应第二ARP请求时，启动主服务器对应的备用服务器对该第一ARP请求进行响应，完成了主备服务器之间的互相切换。本发明系统中，一方面，网关和主服务区域的主交换机上无需增加新功能，保证了对现网业务使用的兼容；另一方面，只需在现网基础上并联备用交换机和对应的备用服务器，就简单地实现了主备服务器之间的切换，而且不需要服务器具备集群功能。这样，不仅有效地保护了现有的网络设备的投资和运作，而且为企业带来更安全和快捷的数据存储保障。

图3为本发明实现主备服务器切换的方法的流程图，如图3所示，包括：

步骤300：备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求时，网关再次广播第一ARP请求。

本步骤具体包括：

备用交换机周期性发送第二ARP请求，收到主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立主服务器的IP地址和MAC地址，以及主服务器的活动状况(此时为活动中)的对应关系，比如可以通过数据表的形式进行维护；

如果无法收到应答，即备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求，就认为主服务器故障如宕机，修改其活动状况为停止活动。相应地，

备用交换机通知网关该主服务器发生故障，并停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；此时，网关再次广播第一ARP请求。

本领域技术人员知道，第一ARP请求中携带有主服务器的IP地址信息。本步骤中的该主服务器的IP地址即是第一ARP请求中携带的IP地址。

步骤301：与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。

该方法之后还包括：网关接收到来自备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机和备用交换机转发给该MAC地址对应的备用服务器。

该方法之前还包括：

网关广播第一ARP请求，主服务器接收到属于自身的ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给网关；

网关接收到来自主服务器的MAC地址，将报文经由主交换机转发给该MAC地址对应的主服务器。

进一步地，

当主服务器恢复正常后，备交换机周期发送的第二ARP请求会收到来自主服务器的第二ARP应答，该方法还包括：

备用交换机通知网关该主服务器已恢复正常；

网关收到恢复正常的通知，再次广播第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器，此时，实现了一次备用服务器至主服务器的回切过程。

同时，备用交换机将主服务区域中对应的主服务器状态修改为活动中，再次屏蔽与相应的备用服务器的通信。

本发明通过备用交换机对主服务器故障情况的监测，实现了在主服务器发生故障，无法响应第二ARP请求时，启动主服务器对应的备用服务器对该第一ARP请求进行响应，完成了主备服务器之间的互相切换。本发明中，一方面，网关和主服务区域的主交换机上无需增加新功能，保证了对现网业务使用的兼容；另一方面，只需在现网基础上并联备用交换机和对应的备用服务器，就简单地实现了主备服务器之间的切换，而且不需要服务器具备集群功能。这样，不仅有效地保护了现有的网络设备的投资和运作，而且为企业带来更安全和快捷的数据存储保障。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种实现主备服务器切换的系统，其特征在于，至少包括网关，主交换机和备用交换机，与主交换机相连接的一个或一个以上主服务器，与备用交换机相连接的、与各主服务器分别完全镜像的一个或一个以上备用服务器；

其中，

网关，与主交换机相连，用于广播携带有主服务器的IP地址信息地址的第一解析协议ARP请求；接收到来自主服务器或备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机或备用交换机转发给该MAC地址对应的主服务器或备用服务器；

主服务器，用于接收到属于自身的第一ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给网关；

主交换机，用于将来自网关的报文转发给与MAC地址对应的主服务器；或者，将来自网关的报文经由备用交换机转发给与MAC地址对应的备用服务器；

备用交换机，用于监测主服务区域中的各主服务器的运行情况，在检测到主服务器发生故障时，通知网关；停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关的第一ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器；

备用服务器，用于接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主服务器恢复正常时，

所述备用交换机还用于，通知所述网关该主服务器已恢复正常；

所述网关，还用于收到恢复正常的通知，再次广播所述第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述备用交换机具体用于：周期性发送第二ARP请求，收到所述主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立所述主服务器的IP地址和MAC地址，以及所述主服务器的活动状况的对应关系；

当无法收到应答时，修改对应的主服务器的活动状况为停止活动，通知网关该主服务器发生故障；停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；将来自网关再次广播的第一ARP请求发送给与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器；

此时，所述网关还用于，接收到发生故障的通知，再次广播所述第一ARP请求。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，一个所述主服务器对应一个或一个以上备用服务器。

5.一种实现主备服务器切换的方法，其特征在于，包括：

备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求时，网关再次广播第一ARP请求；

与发生故障的主服务器的IP地址相同的备用服务器接收到第一ARP请求，将自身MAC地址经由备用交换机和主交换机发送给网关；

其中，所述备用交换机监测主服务器：

所述备用交换机周期性发送第二ARP请求，收到所述主服务器经由主交换机转发的第二ARP应答后，建立所述主服务器的IP地址和MAC地址，以及主服务器的活动状况为活动中的对应关系；

如果未收到应答，修改所述主服务器的活动状况为停止活动；

所述备用交换机监测到主服务器无法响应第二ARP请求包括：

如果所述备用交换机未接收到来自主服务器经由主交换机返回的应答，通知所述网关该主服务器发生故障，并停止对备用服务区域中与该主服务器对应的备用服务器的屏蔽；此时，所述网关再次广播第一ARP请求。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述网关接收到来自备用服务器的MAC地址，将报文经由主交换机和所述备用交换机转发给该MAC地址对应的备用服务器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法之前还包括：

所述网关广播第一ARP请求，所述主服务器接收到属于自身的第一ARP请求，将自身MAC地址经由主交换机发送给所述网关；

所述网关接收到来自主服务器的MAC地址，将报文经由主交换机转发给该MAC地址对应的主服务器。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述主服务器恢复正常后，该方法还包括：

所述网关收到来自备用交换机的恢复正常的通知，再次广播第一ARP请求，收到主服务器的第一ARP应答后，将报文返回给与第一ARP应答中携带的MAC地址对应的主服务器。