CN105471652B - 大数据一体机及其冗余管理单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大数据一体机冗余管理单元，包括背板、电源模块和多个管理模块，多个管理模块和电源模块分别与背板相连接；多个管理模块通过背板确定主从位置，当其中被确定为主节点的管理模块失效时，被确定为从节点的管理模块主动承担管理任务。同时提供了一种采用上述冗余管理单元的大数据一体机，使大数据一体机的管理模块具有主从冗余功能；多个管理模块功能冗余，一主多从，当主节点管理模块失效时，从节点管理模块主动承担起管理功能；管理模块自身不区分主从，由其安装位置进行区分，结构简单，使用方便；可有效防止IP地址内部冲突。

Description

大数据一体机及其冗余管理单元
技术领域
本发明涉及计算机系统技术领域，具体地，涉及一种大数据一体机及其冗余管理单元。
背景技术
随着“云”时代的来临，大数据领域也吸引了越来越多人的关注。大数据处理已经成为未来IT行业发展的重要趋势之一，是继互联网之后一次新的产业和技术革命，无论是在商业价值还是技术革新方面对国家的发展战略都产生了巨大影响。大数据分析与处理相对于传统的数据仓库应用，具有数据量大、类型多样、查询分析复杂等特点，而传统通用处理机所组成的大数据硬件平台存在着严重的功耗和能效等问题，因此研发大数据一体化硬件平台，提高大数据硬件处理平台的能效和附加价值，已经成为大数据领域中至关重要的一环。
大数据一体机硬件系统设计以高效能、软硬一体化并行大数据架构为指导，主要包括4个功能组成部分，分别为一体机管理单元、计算与存储单元、多重网络系统以及开放式机架系统。其中一体机管理单元用于完成大数据机软件系统的统一部署、运行过程监控、系统在线扩容、事务故障诊断与报警等重要功能；计算与存储单元是一体机的核心，也是软硬一体化设计理念的载体，10台设备构成了一体机的最小系统；多重网络系统包括现在主流的千兆以太网与万兆以太网，同时还引入了低延迟、高带宽的InfiniBand网络，加强了内部计算与存储节点的耦合度。用户可以根据实际使用情况，参考系统软件的测试结果来调整计算、存储与多重互连网络的规模与类型，在满足其应用需求的同时，让设备的运转获得更高的系统效能。当大数据的处理规模增大时，一体机管理单元可以通过多通道的互联网络和开放式机架系统来完成机架内以及多个机架之间设备的扩展，能很好地支持数据分析与处理的大规模横向扩容。
大数据一体机内由于各个部件(节点)均承担各自不同的任务，在管理逻辑上希望提供冗余的管理方式以保证其具有高可用性。
现有的管理方式一般都是采用一台专门的计算机作为管理节点对所有的节点进行管理，当管理节点发生故障时，会失去对系统所有节点的管理与控制，使系统行为不可测，进而可能造成巨大损失。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种大数据一体机及其冗余管理单元，该大数据一体机及其冗余管理单元具有多冗余结构的管理节点，使冗余管理单元具有主从冗余功能。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种大数据一体机冗余管理单元，包括背板、电源模块和多个管理模块，多个管理模块和电源模块分别与背板相连接；多个管理模块通过背板确定主从节点位置，当其中被确定为主节点的管理模块失效时，被确定为从节点的管理模块主动承担管理任务。
优选地，每一个所述管理模块均设有独立的管理处理器、心跳信号模块、主从控制信号模块和管理网络端口；
所述背板包括主从选择模块、电源控制模块、管理交换芯片、管理网口输入端口和管理网口输出端口；其中：
所述主从选择模块与所述管理模块的主从控制信号模块相连接，用于确定所述管理模块的主从位置；
所述电源控制模块与所述电源模块相连接，用于为多个所述管理模块供电；
所述管理交换芯片与所述管理模块的管理网络端口相连接；
所述管理网口输入端口和管理网口输出端口均与所述管理交换芯片相连接；
所述管理处理器与所述管理网络端口相连接；
多个所述管理模块的心跳信号模块之间相互连接。
优选地，所述主从选择模块通过以下方式确定所述管理模块的主从位置：
所述主从选择模块首先确定多个管理模块中的一个作为主节点管理模块，所述电源控制模块首先为主节点管理模块供电；主节点管理模块启动后向其心跳信号模块发送主节点确认命令信号，同时为主节点管理模块的管理网络端口配置管理IP地址；
延迟一段时间a后，所述电源控制模块依次为其余的管理模块供电，其余管理模块在开机过程中依次根据主从选择模块的设置，检查在其心跳信号模块上是否有主节点确认命令信号：如果确认有主节点确认命令信号存在，则对应的管理模块被配置为从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为不工作；如果未发现主节点确认命令信号存在，则认为主节点管理模块已经失效，对应的管理模块被配置为主动承担管理任务的从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为打开，并为从节点管理模块的管理网络端口配置与主节点管理模块的管理网络端口相同的IP地址，此时主节点管理模块强制重启。
优选地，所述延迟时间a为主节点管理模块的完全启动时间。
优选地，所述电源控制模块依次给其余的管理模块供电的时间间隔为从节点管理模块的完全启动时间。
优选地，所述管理模块的管理处理器通过读取对应的IP地址判断当前插入位置。
优选地，所述IP地址通过引脚设置确定，包括000和001，当读取到000时，说明管理模块当前插入到主节点位置；当读取到001时，说明管理模块当前插入位置是从节点位置。
优选地，所述背板上设有插槽，所述管理模块通过连接器连接于插槽处。
优选地，所述大数据一体机冗余管理单元还包括机箱；所述背板、电源模块和多个管理模块均配置于机箱内。
根据本发明的另一个方面，提供了一种大数据一体机，包括计算存储节点单元、网络单元、管理交换机、管理上位机以及上述大数据一体机冗余管理单元；所述管理交换机和管理上位机分别与大数据一体机冗余管理单元中背板上的所述管理网口输入端口和管理网口输出端口相连接；所述计算存储节点单元通过所述网络单元与所述管理交换机相连接。
优选地，所述计算存储节点单元包括节点管理芯片；所述节点管理芯片采集计算存储节点单元节点上的数据信息，并在编码后形成管理信息通过网络单元发送至所述管理交换机；所述管理交换机将管理信息通过所述背板上的管理网口输入端口、管理交换芯片以及所述管理模块的管理网络端口最终发送至确定为主节点管理模块或主动承担管理任务的从节点管理模块的管理处理器，经管理处理器数据处理后再通过所述管理网络端口、管理交换芯片以及管理网口输出端口发送至所述管理上位机。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提出了一种具有多冗余结构的管理单元，使大数据一体机的管理模块具有主从冗余功能；
2、在目前的技术环境中，大数据一体机计算节点的管理协议是基于以太网的，每个计算节点的管理信息(如温度、电压、电流、风扇转速等信息)都通过以太网传递到管理模块中，管理模块将这些管理信息转化为可视化界面展示给管理员。多个管理模块功能冗余，一主多从，当主节点管理模块失效时，从节点管理模块主动承担起管理功能；
3、管理模块自身不区分主从，由其安装位置进行区分，结构简单，使用方便；
4、因为同样的IP地址在一个交换芯片内部会造成冲突，所以采用自动判断主从模式的方法保持当前只有一个活动的IP地址；当主节点失效后，从节点会强制关闭主节点电源并使其重新启动，主节点的IP地址配置失效，从节点的IP地址为唯一有效的IP地址，可有效防止交换芯片内部IP地址冲突。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为大数据一体机及其冗余管理单元系统框图。
图2为大数据一体机冗余管理单元内部逻辑关系图。
图3为本发明主从选择模块电路原理图。
图4为本发明工作流程图。
图中：101为第一管理模块，102为第二管理模块，103为背板，104为机箱，105为管理交换机，106为管理上位机，111为第一插槽，112为第二插槽，113为管理网口输入端口，114为管理网口输出端口，115为以太网，120为计算存储节点单元，121为节点管理芯片，201为主从选择模块，202为管理交换芯片，203为电源控制模块，211为第一管理处理器，212为第一心跳信号模块，213为第一主从控制信号模块，214为第一管理网络端口，221为第二管理处理器，222为第二心跳信号模块，223为第二主从控制信号模块，224为第二管理网络端口。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对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。
实施例1
本实施例提供了一种大数据一体机冗余管理单元，包括背板、电源模块和多个管理模块，多个管理模块和电源模块分别与背板相连接；多个管理模块通过背板确定主从节点位置，当其中被确定为主节点的管理模块失效时，被确定为从节点的管理模块主动承担管理任务。
进一步地，每一个所述管理模块均设有独立的管理处理器、心跳信号模块、主从控制信号模块和管理网络端口；
所述背板包括主从选择模块、电源控制模块、管理交换芯片、管理网口输入端口和管理网口输出端口；其中：
所述主从选择模块与所述管理模块的主从控制信号模块相连接，用于确定所述管理模块的主从位置；
所述电源控制模块与所述电源模块相连接，用于为多个所述管理模块供电；
所述管理交换芯片与所述管理模块的管理网络端口相连接；
所述管理网口输入端口和管理网口输出端口均与所述管理交换芯片相连接；
所述管理处理器与所述管理网络端口相连接；
多个所述管理模块的心跳信号模块之间相互连接。
进一步地，所述主从选择模块通过以下方式确定所述管理模块的主从位置：
所述主从选择模块首先确定多个管理模块中的一个作为主节点管理模块，所述电源控制模块首先为主节点管理模块供电；主节点管理模块启动后向其心跳信号模块发送主节点确认命令信号，同时为主节点管理模块的管理网络端口配置管理IP地址；
延迟一段时间a后，所述电源控制模块依次为其余的管理模块供电，其余管理模块在开机过程中依次根据主从选择模块的设置，检查在其心跳信号模块上是否有主节点确认命令信号；如果确认有主节点确认命令信号存在，则对应的管理模块被配置为从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为不工作；如果未发现主节点确认命令信号存在，则认为主节点管理模块已经失效，对应的管理模块被配置为主动承担管理任务的从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为打开，并为从节点管理模块的管理网络端口配置与主节点管理模块的管理网络端口相同的IP地址，此时主节点管理模块强制重启。
进一步地，所述延迟时间a为主节点管理模块的完全启动时间。
进一步地，所述电源控制模块依次给其余的管理模块供电的时间间隔为从节点管理模块的完全启动时间。
进一步地，所述管理模块的管理处理器通过读取对应的IP地址判断当前插入位置。
进一步地，所述IP地址通过引脚设置确定，包括000和001；当读取到000时，说明管理模块当前插入到主节点位置；当读取到001时，说明管理模块当前插入位置是从节点位置。
进一步地，所述背板上设有插槽，所述管理模块通过连接器连接于插槽处。
进一步地，所述大数据一体机冗余管理单元还包括机箱；所述背板、电源模块和多个管理模块均配置于机箱内。
本实施例可以实现多个同样的管理模块备份工作，当其中主节点管理模块失效时，从节点管理模块中的一个可以自动切换成为主节点管理模块。
实施例2
本实施例提供了一种大数据一体机，包括计算存储节点单元、网络单元、管理交换机、管理上位机以及实施例1提供的大数据一体机冗余管理单元；所述管理交换机和管理上位机分别与大数据一体机冗余管理单元中背板上的所述管理网口输入端口和管理网口输出端口相连接；所述计算存储节点单元通过网络单元与管理交换机相连接。
进一步地，所述计算存储节点单元包括节点管理芯片；所述节点管理芯片采集计算存储节点单元节点上的数据信息，并在编码后形成管理信息通过所述网络单元发送至所述管理交换机；所述管理交换机将管理信息通过所述背板上的管理网口输入端口、管理交换芯片以及所述管理模块的管理网络端口最终发送至确定为主节点管理模块或主动承担管理任务的从节点管理模块的管理处理器，经管理处理器数据处理后再通过所述管理网络端口、管理交换芯片以及管理网口输出端口发送至所述管理上位机。
下面结合附图，并以两个管理模块为例对上述两个实施例进一步描述。
如图1所示，第一管理模块101和第二管理模块102分别通过第一插槽111和第二插槽112插到背板103上，背板103上具有2个对外通信的端口：管理网口输入端口113、管理网口输出端口114。背板以及两个管理模块安装于机箱104内。
管理网口输入端口113接收来自管理交换机的网络信息，信息中包含了每个计算节点的温度信息、电压电流信息、风扇转速等。
在大数据一体机内部的计算存储节点单元120中含有节点管理芯片121，节点管理芯片121采集节点上的所关心的数据(节点的温度信息、电压电流信息、风扇转速等)，经过编码得到管理信息，通过以太网115(网络单元)发送到管理交换机105，管理交换机105将管理信息发送到指定的管理单元端口131。
第一管理模块101和第二管理模块102通过背板判断主从工作模式，处于“主动”工作状态的管理模块接收来自管理交换机的信息。在经过数据处理后将信息通过管理网口输出端口114发送到管理上位机106显示。
背板的主从定位功能实现如图2所示。
第一管理模块和第二管理模块上分别具有独立的管理处理器：第一管理处理器211、第二管理处理器221，在系统上电后，主从选择模块201(实现逻辑如图3所示)会首先确定第一管理模块或第二管理模块中的一个作为主节点，之后电源控制模块会首先为主节点供电(此处假设第一管理模块101为主节点)，第一管理模块启动后向其心跳信号模块发送“主节点确认”命令信号，同时为第一管理模块的第一管理网络端口配置管理IP地址，随后第一管理模块即可正常开展针对计算存储节点的管理工作。延迟一段时间后(该一段时间为第一管理模块完全启动的时间，例如1分钟)，电源控制模块为第二管理模块供电，第二管理模块的开机过程中会首先依据主从选择模块201的设置，同时检查在其心跳信号模块(心跳信号线)上是否有“主节点确认”命令信号：如果确认了有“主节点确认命令信号”存在，则第二管理模块102被配置为从节点。从节点的第二管理网络端口被设置为不工作；如果未发现“主节点确认命令信号”存在，则主节点模块已经失效，第二管理模块102被配置为从节点(该从节点为主动承担管理功能的从节点)。从节点的第二管理网络端口被设置为打开，并配置实现设定好的IP地址(与第一管理模块101的IP相同)，流程如图4所示。因为两个同样的IP地址在一个交换芯片内部会造成冲突，所以采用自动判断主从模式的方法保持当前只有一个活动的IP地址。当主节点失效后，从节点会强制关闭主节点电源并使其重新启动，主节点的IP地址配置失效，从节点的IP地址为唯一有效的IP地址。
管理处理器读取到对应的IP地址(通过引脚设置确定)，为000或001，就可以判断管理模块当前插入的位置。当读取到000时，说明当前插入到主节点位置，后续操作按照主节点方式配置。若是读取到001，说明当前插入的位置是从节点，后续操作按照从节点的方式配置。如图3所示，位置引脚从0～2形成一个3位二进制数，三个引脚全部接地则是000；第一个引脚接电源是1，其余两个引脚接地则是001。
所述后续操作按照主节点方式配置具体是指：主节点检查其心跳信号模块(心跳信号线)是否收到“从节点确认”消息；若收到，则停用主节点管理网络端口，系统由从节点进行管理；若未收到，则主节点启动后向其心跳信号模块发送“主节点确认”命令信号，同时为其管理网络端口配置管理IP地址，随后主节点即可正常开展针对计算和存储节点的管理工作。
所述后续操作按照从节点的方式配置具体是指：从节点检查其心跳信号模块(心跳信号线)是否收到“主节点确认”消息。若收到，则停用从节点管理网络端口，系统由主节点进行管理；若未收到，则从节点启动后为其管理网络端口配置与主节点管理网络端口相同的管理IP地址，同时向其心跳信号模块发送“从节点确认”命令信号，接着向电源管理电路发送消息重置主节点电源并强制使其重启，随后从节点即可正常开展针对计算和存储节点的管理工作。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，包括背板、电源模块和多个管理模块，多个管理模块和电源模块分别与背板相连接；多个管理模块通过背板确定主从节点位置，当其中被确定为主节点的管理模块失效时，被确定为从节点的管理模块主动承担管理任务；
每一个所述管理模块均设有独立的管理处理器、心跳信号模块、主从控制信号模块和管理网络端口；
所述背板包括主从选择模块、电源控制模块、管理交换芯片、管理网口输入端口和管理网口输出端口；其中：
所述主从选择模块与所述管理模块的主从控制信号模块相连接，用于确定所述管理模块的主从位置；
所述电源控制模块与所述电源模块相连接，用于为多个所述管理模块供电；
所述管理交换芯片与所述管理模块的管理网络端口相连接；
所述管理网口输入端口和管理网口输出端口均与所述管理交换芯片相连接；
所述管理处理器与所述管理网络端口相连接；
多个所述管理模块的心跳信号模块之间相互连接；
所述主从选择模块通过以下方式确定所述管理模块的主从位置：
所述主从选择模块首先确定多个管理模块中的一个作为主节点管理模块，所述电源控制模块首先为主节点管理模块供电；主节点管理模块启动后向其心跳信号模块发送主节点确认命令信号，同时为主节点管理模块的管理网络端口配置管理IP地址；
延迟一段时间a后，所述电源控制模块依次为其余的管理模块供电，其余管理模块在开机过程中依次根据主从选择模块的设置，检查在其心跳信号模块上是否有主节点确认命令信号：如果确认有主节点确认命令信号存在，则对应的管理模块被配置为从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为不工作；如果未发现主节点确认命令信号存在，则认为主节点管理模块已经失效，对应的管理模块被配置为主动承担管理任务的从节点管理模块，从节点管理模块的管理网络端口被设置为打开，并为从节点管理模块的管理网络端口配置与主节点管理模块的管理网络端口相同的IP地址，此时主节点管理模块强制重启。
2.根据权利要求1所述的大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，所述延迟时间a为主节点管理模块的完全启动时间。
3.根据权利要求1所述的大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，所述电源控制模块依次给其余的管理模块供电的时间间隔为从节点管理模块的完全启动时间。
4.根据权利要求1所述的大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，所述管理模块的管理处理器通过读取对应的IP地址判断当前插入位置；
所述IP地址通过引脚设置确定，包括000和001；当读取到000时，说明管理模块当前插入到主节点位置；当读取到001时，说明管理模块当前插入位置是从节点位置。
5.根据权利要求1所述的大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，所述背板上设有插槽，所述管理模块通过连接器连接于插槽处。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的大数据一体机冗余管理单元，其特征在于，还包括机箱；所述背板、电源模块和多个管理模块均配置于机箱内。
7.一种大数据一体机，其特征在于，包括计算存储节点单元、网络单元、管理交换机、管理上位机以及权利要求1至6中任一项所述的大数据一体机冗余管理单元；所述管理交换机和管理上位机分别与大数据一体机冗余管理单元中背板上的所述管理网口输入端口和管理网口输出端口相连接；所述计算存储节点单元通过所述网络单元与所述管理交换机相连接。
8.根据权利要求7所述的大数据一体机，其特征在于，所述计算存储节点单元包括节点管理芯片；所述节点管理芯片采集计算存储节点单元节点上的数据信息，并在编码后形成管理信息通过所述网络单元发送至所述管理交换机；所述管理交换机将管理信息通过所述背板上的管理网口输入端口、管理交换芯片以及所述管理模块的管理网络端口最终发送至确定为主节点管理模块或主动承担管理任务的从节点管理模块的管理处理器，经管理处理器数据处理后再通过所述管理网络端口、管理交换芯片以及管理网口输出端口发送至所述管理上位机。
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