CN105373431A - 一种计算机系统资源的管理方法及计算机资源管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机系统资源的管理方法及其系统，包括如下步骤：服务器接收客户端进程请求；所述服务器根据调度算法在候选节点群中选择第一节点；所述服务器通知所述第一节点启动进程；若启动进程成功，则所述服务器更新节点资源表，并向所述客户端反馈进程信息；否则，在排除该节点的候选节点群中确定第一节点，直至所述候选节点群为空集时，所述服务器提示所述客户端系统繁忙；客户端关闭进程时，所述服务器接收所述客户端发出的关闭请求，并通知所述第一节点关闭该进程，同时更新节点资源表。本发明通过服务器对各节点进行分布式部署，能够灵活进行横向扩展，最优分配有效的计算资源，提高整个系统的高计算量、吞吐量和工作效率。

Description

一种计算机系统资源的管理方法及计算机资源管理系统

技术领域

本发明涉及数字处理的技术领域，尤其涉及一种计算机系统资源的管理方法及计算机资源管理系统。

背景技术

计算机分布式部署管理系统中，服务器对各节点的负载进行平衡调度，有效利用节点资源是后台架构普遍关注的问题。负载均衡提供了一种廉价有效透明的方法，用以扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

现有的计算机分布式系统中，各节点的负载进程轻重不同，可能出现节点长时间超负荷运行等故障问题，因此服务器需要实时了解各节点的负载情况，及时调度以均衡负载，有效分配系统的计算资源。

发明内容

本发明要解决的问题是现有技术中计算机资源管理系统调度节点的负载不平衡，以及节点故障排除问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种计算机系统资源的管理方法，包括如下步骤：

a)服务器接收客户端进程请求；

b)所述服务器根据调度算法在候选节点群中选择第一节点；其中，所述第一节点为所述候选节点群中，硬件处理器剩余内存最大的节点；

c)所述服务器通知所述第一节点启动进程；若启动进程成功，则所述服务器更新节点资源表，并向所述客户端反馈进程信息；

否则，在排除该节点的候选节点群中确定第一节点，直至所述候选节点群为空集时，所述服务提示所述客户端繁忙信息；

d)客户端关闭进程时，所述服务器接收所述客户端发出的关闭请求，并通知所述第一节点关闭进程，同时更新节点资源表。

进一步的，还包括心跳通信步骤：

各节点启动时，所述服务器接收各节点注册信息，形成所述节点资源表；

服务器每隔时间周期t向所述各节点发送心跳信号，根据所述心跳通信结果更新所述节点资源表：

如发送成功，则该节点标注为可用状态，加入所述候选节点群；

否则标注为不可用状态；

若该节点与所述服务器恢复所述心跳通信，则标注该节点为可用状态，加入候选节点群。

进一步地，所述候选节点群为各节点与所述服务器心跳通信正常的空闲节点集合。

进一步地，还包括进程监控步骤：

服务器对任意进程设置时间阈值T，监控所述第一节点对该进程的完成情况；

若所述第一节点工作时间超过所述时间阈值T，则所述服务器通知所述第一节点关闭该进程，并在所述候选节点群中排除该节点，重复所述a～d，同时更新所述节点资源表。

进一步地，若增加节点，则所述服务器接收所述增加节点发送的注册信息，并更新所述节点资源表。

进一步地，所述服务器根据接收到的进程，判断当前进程所需的计算资源是否超过所述候选节点群中各节点的负载阈值，如超过，则服务器反馈所述客户端拒绝信息；

否则，继续执行所述步骤b～d。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机资源管理系统，所述系统包括若干个节点，客户端，以及负载均衡服务器；

所述服务器，用于调度各节点完成所述客户端发出的进程请求，并且监控所述各节点的进程情况，更新节点资源表；

所述若干个节点，用于接收所述服务器的调度，完成客户端的进程请求。

进一步地，所述服务器包括第一节点确定单元和监控单元；

所述第一监控单元，用于在候选节点群中根据调度算法确定第一节点；

所述监控单元包括客户端请求监控模块；心跳通信监控模块，用于所述服务器根根据心跳通信排除节点故障，并更新节点资源表；以及进程监控模块，用于排除操作时间超过时间阈值T的节点。

进一步地，所述若干个节点包含候选节点群，以及若干个不可用节点；其中，其中所述候选节点群为各节点与所述服务器心跳通信正常的节点集合。

进一步地，如所述系统增加节点，则所述服务器接收所述增加节点发送的注册信息，并更新所述节点资源表。

本发明公开的技术方案对比现有技术有如下的有益效果：本发明通过服务器对各节点进行分布式管理部署及故障排除，能够灵活进行横向扩展，最优分配有效的计算资源，提高整个系统的高计算量、吞吐量和工作效率。

附图说明：

图1是本发明一个实施例中计算机系统资源的管理方法流程示意图；

图2是本发明一个实施例中心跳通信的方法流程示意图；

图3是本发明一个实施例中进程监控的方法流程示意图；

图4是本发明一个具体实施例中图像渲染进程的计算机系统资源管理方法的流程示意图；

图5是本发明一个实施例中计算机资源管理系统的结构示意图；

图6是本发明另一个实施例中计算机资源管理系统的结构示意图。

具体实施方式：

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实施例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为解决现有技术中节点负载不平衡以及节点故障的问题，本实施例提供一种计算机系统资源的管理方法，所述计算机系统可以是图像处理应用的工作站系统，所述系统包括若干个服务器和若干个节点，所述服务器根据各节点负载情况调度节点处理客户端进程请求；其中，所述节点为处理进程需求的处理器，可以为单片机或独立计算机，也可以是一台计算机虚化的多个节点，本发明对此不作具体限定；图1所示为本发明一个实施例计算机系统资源的管理方法流程示意图，包括如下步骤：

首先启动服务器和若干个节点，所述服务器实时监控并接收客户端发出的进程请求，同时接收所述若干个节点发送的注册信息，形成节点资源表。所述服务器根据接收到的进程，判断该进程所需的计算资源是否超过候选节点群中各节点的负载阈值，对于不能处理的进程，即所述进程占用的计算资源超过各节点的负载阈值时，服务器反馈所述客户端拒绝信息。

对于可处理的进程，所述服务器通过调度算法在候选节点群中确定第一节点，所述第一节点为所述候选节点群中，硬件处理器剩余内存最大的节点。其中，所述节点资源表为存储各节点的进程负载、状态信息和节点所承担进程信息的列表；所述硬件处理器可以是CPU、GPU和定点加速运算卡等各种现有的硬件加速器，本实施例对此不作具体限定；所述候选节点群为各节点与所述服务器心跳通信正常的节点集合，优选为与所述服务器心跳通信正常的空闲节点集合。需要说明的是，本发明提供的计算机系统资源的管理方法，可以根据客户端的进程请求所需占用的计算资源，以及节点资源表中各节点的资源利用情况增加新的节点，灵活的进行横向扩展，满足客户端的各种进程请求，提高进程的工作效率。

接着，所述服务器通知所述第一节点启动进程，并判断所述第一节点是否启动成功，以避免可能正在执行占用较小计算资源的节点进行多任务工作，或者可能通知处于故障状态的节点启动进程，影响进程的工作效率。如未能启动成功，则排除该节点，在剩余候选节点群中根据调度算法确定硬件处理器剩余内存最大的节点为第一节点，直至确定启动进程成功的第一节点；若根据调度算法确定的第一节点均启动进程失败，即当所述候选节点群为空集时，服务器向客户端发送如“系统繁忙，请稍候”等提示信息；如成功启动，则所述服务器向客户端反馈节点诸如工作地址等注册信息，并定期反馈进程信息，同时更新节点资源表，以便服务器更有效调度其它节点完成新的进程任务。

当所述客户端关闭进程时，所述服务器接收所述客户端发出的关闭请求，并通知所述第一节点关闭该进程，释放当前节点的计算资源，同时更新所述节点资源表，利于所述服务器最大化利用和分配各节点资源。

为了排除节点资源表中各节点可能出现的故障问题，本发明还提供一种服务器与各节点心跳通信的方法进行故障探测，如图2所示：

首先启动服务器和各节点，所述服务器接收所述若干个节点发送的注册信息，形成所述节点资源表；同时所述服务器每隔固定时间周期t向各节点发送心跳信号，进行故障监测。

如所述服务器与节点通信成功，则标注该节点为可用状态，加入候选节点群并更新节点资源表；如所述服务器与节点通信不成功，则当前节点可能出现故障，标注该节点为不可用状态，并等待服务器对该节点的重启处理；若该节点恢复与所述服务器的心跳通信，则标注该节点为可用状态，将当前节点加入候选节点群并更新节点资源表。

为了排除长时间不操作的节点，提高系统的工作效率，本发明还提供一种进程监控方法，如图3所示：

所述第一节点启动进程，所述服务器对当前进程设定时间阈值T，如超过时间阈值T该节点仍未完成进程，则服务器通知节点关闭进程或者服务器强制关闭该进程，并排除该节点，在剩余候选节点群中根据调度算法将故障节点承担的未完成任务分配到其它节点继续完成，同时更新节点资源表。

本发明通过心跳通信和进程监控步骤，收集系统内各个节点的负载信息和状态信息，实时监控各个节点执行进程的状态，当某个节点出现故障时，对不能恢复通信的故障节点，服务器将其承担的进程任务调度至其它节点，以释放当前节点的计算资源，最大化利用各节点的资源，提高进程工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合医院阅片工作站中服务器对医学图像渲染进程的调度分配对本发明做详细的说明。

医生进行阅片时，需要对医学图像进行显示、缩放、旋转等三维渲染要求，对计算机的计算资源需求很高，需要在网络环境中有效的利用服务器的计算资源。传统的医学3D阅片基本使用都是C/S架构，客户端与服务器在同一台机器上，相当于每个客户端独占一台服务器，安装部署和维护更新较麻烦，资源也较浪费，因此为解决上述技术问题，本实施例提供一种对医学图像渲染进程的计算机系统资源管理方法，如图4所示：

浏览器(即客户端)开始阅片，负载均衡服务器接收浏览器发送的创建医学图像渲染的进程请求，所述服务器根据调度算法确定第一节点。由于图像渲染的资源需求主要是显卡GPU的需求资源，所以调度算法可以根据该组医学图像序列对GPU的需求确定所述第一节点，即服务器从数据库读取序列图片对应的DICOM信息，计算出该序列图像所需的GPU内存，然后在符合渲染进程所需GPU内存大小的候选节点群中选择GPU内存剩余空间最大的节点即为所述第一节点。所述GPU内存大小的计算公式为GPU所需内存大小＝(ImageColumns*ImageRows*ImageCount*BitsAllocated/8*SamplesPerPixel)*EstimateVolumeRatio，公式中EstimateVolumeRatio为参考系数，ImageCount为该序列图片的总张数，根据不同的渲染引擎不同而变化。

所述服务器通知第一节点启动渲染进程，如进程启动成功，则所述服务器更新节点资源表，并向浏览器反馈进程信息；否则，排查该节点，在剩余候选节点中选择第一节点。若所有节点均未能成功启动，则服务器向浏览器提示系统繁忙信息。

当医生完成阅片时，服务器接收浏览器关闭进程的请求，并通知第一节点关闭进程，释放相关资源，同时更新节点资源表，释放节点计算资源。

以上通过实施例和医学图像渲染进程的计算机系统资源管理方法的具体实施例对本发明公开的计算机系统资源的管理方法进行了详细的描述，为了使本领域技术人员更好地理解和实现本发明，以下通过具体实施例描述上述方法对应的系统。

本实施例提供一种计算机资源管理系统，如图5和图6所示：

所述系统包括客户端U10、若干个节点U20，以及负载均衡服务器U30；若干个节点包含候选节点群U21，以及若干个不可用节点U22。

所述服务器U30用于调度各节点U20完成所述客户端U10发出的进程请求，并且实时监控所述各节点的进程情况，同时更新节点资源表，如有新的节点加入所述负载均衡系统，则所述服务器接收新节点发送的注册信息，并更新所述节点资源表，以灵活进行横向扩展，满足所述客户端U10各种进程请求，提高系统的工作效率。

所述若干个节点U20用于接收所述服务器的调度，完成客户端U10的进程请求。

所述服务器包U30包括第一节点确定单元U31和监控单元U32；所述第一节点单元U31用于在符合进程计算资源需求的所述候选节点群中根据调度算法确定的第一节点，所述第一节点为所述候选节点群U21中硬件处理器剩余内存最大的节点。

所述监控单元U32包括客户端请求监控模块U321，用以实时接收客户端进程请求，提高用户体验；心跳通信监控模块U322，用于所述服务器U30与各节点U20之间根据时间周期t发送的心跳检测各节点是否出现故障，如与某个节点通信失败，则当前节点可能出现故障，标注该节点为不可用状态，并等待服务器对该节点的重启处理，若该节点恢复与所述服务器的心跳通信，则标注为可用状态，将当前节点加入候选节点群并更新节点资源表。

以及进程监控模U323块，用于排除操作时间超过时间阈值T的进程，服务器U30将关闭当前节点，并将其承担的进程任务调度至其它节点，以释放当前节点的计算资源。

综上所述，本发明提供的一计算机系统资源的管理方法及其系统，通过服务器对各节点进行分布式部署，能够灵活进行横向扩展，通过心跳通信和进程监控实时监控各节点进程情况，及时排除节点故障，最优分配有效的计算资源，提高整个系统的高计算量、吞吐量和工作效率。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种计算机系统资源的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)服务器接收客户端进程请求；

b)所述服务器根据调度算法在候选节点群中选择第一节点，所述第一节点为所述候选节点群中，硬件处理器剩余内存最大的节点；

c)所述服务器通知所述第一节点启动进程；若启动成功，则所述服务器更新节点资源表，并向所述客户端反馈进程信息；

否则，在排除该节点的候选节点群中确定第一节点，直至所述候选节点群为空集时，所述服务器提示所述客户端系统繁忙；

d)客户端关闭进程时，所述服务器接收所述客户端发出的关闭请求，并通知所述第一节点关闭该进程，同时更新所述节点资源表。

2.如权利要求1所述的计算机系统资源的管理方法，其特征在于，还包括心跳通信步骤：

各节点启动时，所述服务器接收各节点注册信息，形成所述节点资源表；

服务器每隔时间周期t向所述各节点发送心跳信号，根据所述心跳通信结果更新所述节点资源表：

如发送成功，则该节点标注为可用状态，加入所述候选节点群；

否则标注为不可用状态；

若该节点与所述服务器恢复所述心跳通信，则标注该节点为可用状态，加入所述候选节点群。

3.如权利要求1或2所述的计算机系统资源的管理方法，其特征在于，所述候选节点群为各节点与所述服务器心跳通信正常的节点集合。

4.如权利要求1所述的计算机系统资源的管理方法，其特征在于，还包括进程监控步骤：

所述服务器对任意进程设置时间阈值T，监控所述第一节点对当前进程的完成情况；

若所述第一节点工作时间超过所述时间阈值T，则所述服务器通知所述第一节点关闭当前进程，并在所述候选节点群中排除该节点，重复所述步骤a～d，同时更新所述节点资源表。

5.如权利要求1所述的计算机系统资源的管理方法，其特征在于，若增加节点，则所述服务器接收所述增加节点发送的注册信息，并更新所述节点资源表。

6.如权利要求1所述的计算机系统资源的管理方法，其特征在于，所述服务器根据接收到的进程，判断当前进程所需的计算资源是否超过所述候选节点群中各节点的负载阈值，如超过，则服务器反馈所述客户端拒绝信息；

否则，继续执行所述步骤b～d。

7.一种实现如权利要求1所述的计算机资源管理系统，其特征在于，所述系统包括若干个节点，客户端，以及服务器；

所述服务器，用于调度各节点完成所述客户端发出的进程请求，并且监控所述各节点的进程情况，更新节点资源表；

所述若干个节点，用于接收所述服务器的调度，完成客户端的进程请求。

8.如权利要求7所述的计算机资源管理系统，其特征在于，所述服务器包括第一节点确定单元和监控单元；

所述第一监控单元，用于在候选节点群中根据调度算法确定第一节点；

所述监控单元包括客户端请求监控模块；心跳通信监控模块，用于所述服务器根据心跳通信排除节点故障，并更新所述节点资源表；以及进程监控模块，用于排除操作时间超过时间阈值T的节点。

9.如权利要求7所述的计算机资源管理系统，其特征在于，所述若干个节点包含候选节点群，以及若干个不可用节点；其中，所述候选节点群为各节点与所述服务器心跳通信正常的节点集合。

10.如权利要求7所述的计算机资源管理系统，其特征在于，如所述系统增加节点，则所述服务器接收所述增加节点发送的注册信息，并更新所述节点资源表。