CN106453625B - 信息同步方法及高可用性集群系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种信息同步方法及高可用性集群系统，预先建立与备用设备中的处理器核心一一对应的报文模板，当有信息需要同步到备用设备中时，直接将信息封装到对应的报文模板中，封装得到的报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第一类队列中，然后通过用户态的第一设备接口将报文从队列中取出传递给备用设备，备用设备中用户态的第二设备接口接收到报文后，将报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第二类队列中，由备用设备中的处理器核心从相应的队列中读取报文，然后进行解析、信息同步。降低了报文传输延迟，更能适应高负载情况下信息的同步，提高了基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

Description

信息同步方法及高可用性集群系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地说，涉及一种高可用性集群系统及其信息同步方法。

背景技术

高可用性(High Availability)集群是指以减少服务中断时间为目的的服务器集群技术。高可用性集群系统由两个或者更多的设备构成。根据设备的功能不同，高可用性集群系统中的设备分为主设备和备用设备，一般情况下，由主设备执行系统的服务功能，当主设备因为断电或者其他异常原因无法正常运行时，被用设备检测到后会主动接手主设备原有的工作，从而实现服务可以不中断。随着科技的不断发展，基于多核异构平台的高可用性集群系统应运而生，所谓多核异构，是指高可用性集群系统中的每个设备均为多核设备，且每个设备内部均以用户态和内核态的架构形式存在。其中，用户态主要完成一些实现较简单，对高可用性集群系统的实现影响较小的功能逻辑，因其处理速度较快，处于用户态的功能模块也称为快速模块；内核态主要完成其他实现较复杂、对性能影响较大的功能逻辑，因其处理速度较慢，处于内核态的功能模块也称为慢速模块。

而为了备用设备能够接手主设备原有的工作，需要将主设备的一些特定信息同步给备用设备，因此，如何将主设备中的特定信息同步给备用设备成为高可用性集群系统服务不中断的关键。

如图1所示，为现有技术中基于多核异构平台的高可用性集群系统进行信息同步的逻辑示意图：主设备中每个提供服务的处理器核心在特定信息更新时，将同步消息发送给用户态的第一线程，该第一线程将同步消息通过ak通道传递给内核态的第二线程，该第二线程将同步消息封装为报文后，通过设备接口将报文发送给备用设备；备用设备的内核态的第三线程接收到主设备发来的报文后，将报文解析为同步消息，通过uk通道将同步消息传递给用户态的第四线程，第四线程将同步消息分给备用设备的各个处理器核心进行特定信息的同步。

发明人研究发现，传统的基于多核异构平台的高可用性集群系统进行信息同步时效率较低，例如，同步消息需经由用户态到内核态再转发出去，延迟较大，而且，由于用户态和内核态之间通过一个线程进行交互，当同步消息较多时，来不及接收高负载时大量的同步消息的现象很有可能发生，因此，很可能由于用户态和内核态之间的通道阻塞而丢失同步消息，导致同步失败。

因此，如何提高基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信息同步方法及高可用性集群系统，以提高基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种信息同步方法，应用于高可用性集群系统，所述高可用性集群系统包括至少一个主设备和至少一个备用设备；所述主设备包括多个第一处理器核心，所述备用设备包括多个第二处理器核心，所述方法包括：

所述第一处理器核心在有信息需要同步时，生成同步消息；

所述第一处理器核心根据目标处理器核心的地址，将所述同步消息封装到与所述目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；所述报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部；

所述第一处理器核心将所述报文缓存到用户态的与所述目标处理器核心对应的第一类队列中；

所述主设备中用户态的第一设备接口依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给备用设备的用户态的第二设备接口；

所述第二设备接口根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与所述目标处理器核心对应的第二类队列中；

所述第二处理器核心从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

从上述过程可以看出，主设备和备用设备直接在用户态实现信息同步，降低了报文传输延迟，而且，在主设备侧和备用设备侧均设置多个队列，队列的个数与备用设备中处理器核心的个数相同，从而降低队列阻塞的概率，更能适应高负载情况下信息的同步，提高了基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

上述方法，优选的，所述主设备根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板；所述交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

上述方法，优选的，所述主设备根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板包括：

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第二类队列的个数；

对于每一个所述第二处理器核心，生成与所述第二处理器核心对应的报文模板；其中，所述报文模板中的源IP地址为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，所述报文模板中的目的IP地址为所述第二处理器核心的IP地址，所述报文模板中的源端口号为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，所述报文模板中的目的端口号为所述第二处理器核心的任意一个端口号；

对所述报文模板进行哈希运算，得到哈希值；

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板；

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤；

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤。

上述方法，优选的，还包括：

所述主设备定期统计各个第二处理器核心的已同步的信息量；

所述主设备判断所述各个第二处理器核心的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；

当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若所述主设备新建同步信息，则调整所述新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

从上述过程可以看出，主设备在将信息同步至备用设备的过程中，根据各个第二处理器核心已同步的信息量对调整各个第二处理器核心接收到的新建同步信息的数量，从而在实现主设备和备用设备信息同步的同时，实现备用设备的负载均衡，提高备用设备的性能。

上述方法，优选的，所述主设备判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件包括：

计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量；

基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；

若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。

一种高可用性集群系统，包括至少一个主设备和至少一个备用设备，所述主设备包括用户态的第一设备接口和多个第一处理器核心，所述备用设备包括用户态的第二设备接口和多个第二处理器核心，其中，

所述第一处理器核心用于在有信息需要同步时，生成同步消息；根据目标处理器核心的地址，将所述同步消息封装到与所述目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；将所述报文缓存到用户态的与所述目标处理器核心对应的第一类队列中；所述报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部；

所述第一设备接口用于依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给所述第二设备接口；

所述第二设备接口用于根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与所述目标处理器核心对应的第二类队列中；

所述第二处理器核心用于从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

可以看出，主设备和备用设备直接在用户态实现信息同步，降低了报文传输延迟，而且，在主设备侧和备用设备侧均设置多个队列，队列的个数与备用设备中处理器核心的个数相同，从而降低队列阻塞的概率，更能适应高负载情况下信息的同步，提高了基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

上述系统，优选的，所述主设备还包括：

第三处理器核心，用于根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板；所述交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

上述系统，优选的，所述第三处理器核心具体用于，

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第一类队列的个数；

对于每一个所述第二处理器核心，生成与所述第二处理器核心对应的报文模板；其中，所述报文模板中的源IP地址为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，所述报文模板中的目的IP地址为所述第二处理器核心的IP地址，所述报文模板中的源端口号为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，所述报文模板中的目的端口号为所述第二处理器核心的任意一个端口号；

对所述报文模板进行哈希运算，得到哈希值；

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板；

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤；

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤。

上述系统，优选的，所述主设备还包括：

第四处理器核心，用于定期统计各个第二处理器核心存储的已同步的信息量；判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若所述主设备新建同步信息，则调整所述新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

可以看出，主设备在将信息同步至备用设备的过程中，根据各个第二处理器核心已同步的信息量对调整各个第二处理器核心接收到的新建同步信息的数量，从而在实现主设备和备用设备信息同步的同时，实现备用设备的负载均衡，提高备用设备的性能。

上述系统，优选的，所述第四处理器核心判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件包括：

所述第四处理器核心计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量；基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中基于多核异构平台的高可用性集群系统进行信息同步的逻辑示意图；

图2为本发明实施例提供的基于多核异构平台的高可用性集群系统进行信息同步的逻辑示意图；

图3为本发明实施例提供的信息同步方法的一种实现流程图；

图4为本发明实施例提供的高可用性集群系统的一种结构示意图。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的信息同步方法应用于高可用性集群系统，该高可用性集群系统包括至少一个主设备和至少一个备用设备；主设备中包括多个第一处理器核心，备用设备中包括多个第二处理器核心；其中，所有主设备中的第一处理器核心的数目总和小于或等于所有备用设备中第二处理器核心的数目总和。基于此，本发明实施例中，备用设备的个数和主设备的个数可以相同，也可以不同；同理，备用设备中的处理器核心数和主设备中的处理器核心数可以相同，可以不同，只要所有主设备中的第一处理器核心的数目总和小于或等于所有备用设备中第二处理器核心的数目总和即可。

另外，上述高可用性集群系统中的设备，不管是主设备还是备用设备，设备内部均采用用户态和内核态的架构形式。

请参阅图2和图3，其中，图2为本发明实施例提供的基于多核异构平台的高可用性集群系统进行信息同步的逻辑示意图；其中，报文模板1与第四处理器核心对应，即报文模板1中的目标处理器核心的地址为第四处理器核心的地址；报文模板2与第五处理器核心对应，即报文模板2中的目标处理器核心的地址为第五处理器核心的地址；报文模板3与第六处理器核心相对应，即报文模板3中的目标处理器核心的地址为第六处理器核心的地址。队列1和队列4对应第四处理器核心；队列2和队列5对应第五处理器核心；队列3和队列6对应第六处理器核心

图3为本发明实施例提供的信息同步方法的一种实现流程图；本发明实施例提供的信息同步方法可以包括：

步骤S31：第一处理器核心在有信息需要同步时，生成同步消息；

需要同步的信息是指第一处理器核心提供服务所需要的信息。当第一处理器核心中新建服务所需要的信息，或者，对服务所需要的信息进行修改，或者，删除提供服务不再需要的信息时，需要备用设备进行信息同步。本发明实施例中，将主设备中需要同步的信息分为若干组，每个第一处理器核心维护一组需要同步的信息。每个第一处理器核心只能对自己维护的需要同步的信息进行访问、处理，而不能访问或处理其它处理器核心维护的需要同步的信息。

主设备中的每一个第一处理器核心，在有信息需要同步时，均会生成同步消息，该同步消息用于指示需要同步的信息的同步方式，如新建信息、修改信息或删除信息等。

例如，在网络数据转发系统中，其实现数据转发的关键就是会话。因此，在网络数据转发系统中，需要同步的信息是指会话。基于本发明实施例提供的信息同步方法，在网络数据转发系统中，将主设备中的所有会话分为若干个组，不同组的会话存储到不同的会话表中，不同的第一处理器核心维护不同的会话表。

若某个第一处理器核心新建了一个会话，则该新建的会话的同步方式为新建会话；若某个第一处理器核心修改了一个会话，则该会话的同步方式为修改会话；若某个第一处理器核心删除了一个会话，则该会话的同步方式为：删除会话。

步骤S32：第一处理器核心根据目标处理器核心的地址，将同步消息封装到与上述目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；上述报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部；

目标处理器核心是指备用设备中对需要同步的信息进行同步的第二处理器核心。本发明实施例中，备用设备中的第二处理器核心可以与主设备中的第一处理器核心一一对应，即第一处理器核心中的需要同步的信息由备用设备中与第一处理器核心对应的第二处理器核心进行同步。

由于用户态没有协议栈，无法将同步消息封装为报文，也就无法将同步消息发送给备用设备。因而，为了保证在用户态将同步消息发送给备用设备，本发明实施例中，针对备用设备中的每个第二处理器核心，预先建立了一个报文模板，该报文模板由两部分构成，分别为报文首部和负载部；报文首部记录有报文五元组，报文五元组包括：源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号和传输层协议；其中，源IP地址是指发送同步消息的第一处理器核心的IP地址，源端口号是指发送同步消息的第一处理器核心的端口号，目的IP地址是指接收同步消息的第二处理器核心的IP地址，目的端口号是指接收同步消息的第二处理器核心的端口号，传输层协议是指封装同步消息所使用的协议。负载部用于承载需要发送的同步消息。

步骤S33：第一处理器核心将步骤S32中得到的报文缓存到用户态的与目标处理器核心对应的第一类队列中；

本发明实施例中，在用户态建立第一类队列。第一类队列的数目与备用设备中第二处理器核心的数目相关联，具体可以为：第一类队列的数目与第二处理器核心的数目相同。若备用设备中增加了n个第二处理器核心，则相应增加n个第一类队列。

其中，第一类队列与第二处理器核心一一对应，即一个第一类队列用于缓存向同一个第二处理器核心发送的报文。例如，假设第二处理器核心有两个，分别为1号处理器核心和2号处理器核心，则主设备在用户态建立两个第一类队列，分别为1号队列和2号队列，其中，1号队列与1号处理器核心对应，2号队列与2号处理器核心对应，那么，若报文中的目的IP地址为1号处理器核心的IP地址，则第一处理器核心将报文缓存至1号队列中，若报文中的目的IP地址为2号处理器核心的IP地址，则第一处理器核心将报文缓存至2号队列中。

步骤S34：主设备中用户态的第一设备接口依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给备用设备的用户态的第二设备接口；

本发明实施例中，第一设备接口逐队列读取报文，每次从每个队列中读取若干个报文，例如，每次从每个队列中读取32个报文。

步骤S35：第二设备接口根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与目标处理器核心对应的第二类队列中；

本发明实施例中，在备用设备的用户态建立了多个第二类队列，第二类队列的数目与第二处理器核心的数目相关联，具体可以为：第二类队列的数目与第二处理器核心的数目相同，若备用设备中增加了n个第二处理器核心，则相应增加n个第二类队列。

其中，第二类队列与第二处理器核心一一对应。即一个第二类队列用于缓存向同一个第二处理器核心发送的报文。例如，假设第二处理器核心有两个，分别为1号处理器核心和2号处理器核心，则备用设备在用户态建立两个第一类队列，分别为3号队列和4号队列，其中，3号队列与1号处理器核心对应，4号队列与2号处理器核心对应，那么，若报文中的目的IP地址为1号处理器核心的IP地址，则第二设备接口将报文缓存至3号队列中，若报文中的目的IP地址为2号处理器核心的IP地址，则第二设备接口将报文缓存至4号队列中。

步骤S36：第二处理器核心从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

由于第二类队列与第二处理器核心一一对应，因此，第二处理器核心只从对应的队列中读取报文。

在读取到报文后，对报文进行解析，得到同步消息。然后根据同步消息所指示的同步方式进行信息同步。同步方式包括：新建信息，修改信息，或者删除信息。具体第二处理器核心如何进行信息同步不是本发明实施例研究的重点，这里不详细讨论。

本发明实施例提供的信息同步方法，预先建立与备用设备中的处理器核心一一对应的报文模板，当有信息需要同步到备用设备中时，直接将信息封装到对应的报文模板中，封装得到的报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第一类队列中，然后通过用户态的第一设备接口将报文从队列中取出传递给备用设备，备用设备中用户态的第二设备接口接收到报文后，将报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第二类队列中，由备用设备中的处理器核心从相应的队列中读取报文，然后进行解析、信息同步。由于直接在用户态实现信息同步，从而降低了报文传输延迟，而且，在主设备侧和备用设备侧均设置多个队列，队列的个数与备用设备中处理器核心的个数相同，从而降低队列阻塞的概率，更能适应高负载情况下信息的同步，提高了基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

上述实施例中，可选的，报文模板可以在高可用性集群系统初始化时，由主设备根据主设备与备用设备间的交互信息计算得到。

主设备与备用设备间的交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

可选的，主设备根据主设备与备用设备间的交互信息计算得到报文模板的一种实现方式可以为：

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第一类队列的个数。主设备中的队列的个数即为被备用设备中的第二处理器核心的个数。

对于每一个第二处理器核心，生成与该第二处理器核心对应的一个报文模板；其中，该报文模板中的源IP地址为与该第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，该报文模板中的目的IP地址为该第二处理器核心的IP地址，该报文模板中的源端口号为与该第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，该报文模板中的目的端口号为该第二处理器核心的任意一个端口号。报文模板中的传输层协议可以预先配置。

对报文模板进行哈希运算，得到哈希值。具体可以对报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算。

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；其中，哈希值具有唯一性，是指该哈希值在通过本次的报文模板计算得到之前没有通过其它的报文模板计算得到过。

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板。

取余运算结果具有唯一性是指，该取余运算结果在之前的取余运算中没有得到过。

基于取余运算结果还可以确定与上述报文模板对应的一个第一类队列，该第一类队列用于缓存通过上述报文模板封装同步信息得到的报文。

可以预先对各个第一类队列从0开始连续进行编号，即编号依次为0，1，2，3，……，取余运算结果对应的第一类队列为：编号与取余运算结果相同的第一类队列。

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算及后续步骤。

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算及后续步骤。

可选的，主设备与备用设备间的交互信息还可以包括：主设备中的处理器核心的个数，以及计算算法和算法相关参数。以便于主设备发生异常，备用设备承接主设备的功能后，备用设备应用同样的计算算法计算报文模板。其中，上述计算算法可以是RSS(ReceiveSide Scaling)算法。

主设备与备用设备间的交互信息还可以包括：主设备中的设备端口的个数，备用设备中的设备端口的个数。从而主设备可以根据第一类队列的个数以及备用设备中的第二设备端口的个数，为各个第一设备接口配置第一类队列，所有第一设备接口配置的第一类队列的总数为所确定的第一类队列的个数。不同的第一设备接口配置的第一类队列的个数可以相同，也可以不同。为各个第一设备接口配置第一类队列后，第一设备接口只从对应的队列中读取报文，提高读取效率。

在一个可选的实施例中，本发明实施例提供的信息同步方法还可以包括：

主设备定期统计各个第二处理器核心的已同步的信息量；

第二处理器核心的已同步的信息量是指，第二处理器核心新建信息的数量与第二处理器核心删除的信息量的差值。

主设备判断各个第二处理器核心已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；具体可以通过如下方法进行判断：

计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量，平均每个第二处理器核心的已同步的信息量为：各个第二处理器核心的已同步的信息量的总和与第二处理器核心数的商。

基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；

若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。

当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若主设备新建同步信息，则调整该新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

处理器核心负载的大小由已同步的信息量的大小表征。处理器核心已同步的信息量越大，处理器核心的负载越大；处理器核心已同步的信息量越小，处理器核心的负载越小。

可以将已同步的信息量大于第一阈值的第二处理器核心的流量分流给已同步的信息量小于第二阈值的第二处理器核心。具体的，若新建同步信息的目标处理器核心的地址为已同步的信息量大于第一阈值的第二处理器核心的地址，则将该新建同步信息的目标处理器核心的地址修改为已同步的信息量小于第二阈值的第二处理器核心的地址。

本发明实施例中，主设备在将信息同步至备用设备的过程中，根据各个第二处理器核心已同步的信息量对调整各个第二处理器核心接收到的新建同步信息的数量，从而在实现主设备和备用设备信息同步的同时，实现备用设备的负载均衡，提高备用设备的性能。

与方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种高可用性集群系统。

如图4所示，为本发明实施例提供的高可用性集群系统的一种结构示意图：包括至少一个主设备和至少一个备用设备。其中，单点点划线表示主线路，双点点划线表示备用线路。正常情况下，用户设备通过主线路访问互联网，当备用设备判断出主设备异常时，备用设备启动，此时，用户设备通过备用线路访问互联网。

主设备包括用户态的第一设备接口和多个第一处理器核心，备用设备包括用户态的第二设备接口和多个第二处理器核心。其中，所有主设备中的第一处理器核心的数目总和小于或等于所有备用设备中第二处理器核心的数目总和。基于此，本发明实施例中，备用设备的个数和主设备的个数可以相同，也可以不同；同理，备用设备中的处理器核心数和主设备中的处理器核心数可以相同，可以不同，只要所有主设备中的第一处理器核心的数目总和小于或等于所有备用设备中第二处理器核心的数目总和即可。设备接口(包括第一设备接口和第二设备接口)是指网卡，一个网卡可以支持多个队列，具体一个网络支持的队列的个数可以进行预先配置。不管是主设备，还是备用设备中，均可以设置多个设备接口，也可以只设置一个设备接口，具体可以根据实际需求进行配置。

另外，上述高可用性集群系统中的设备，不管是主设备还是备用设备，设备内部均采用用户态和内核态的架构形式。

其中，第一处理器核心用于在有信息需要同步时，生成同步消息；根据目标处理器核心的地址，将同步消息封装到与目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；将报文缓存到用户态的与所述目标处理器核心对应的第一类队列中；报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部。

需要同步的信息是指第一处理器核心提供服务所需要的信息。当第一处理器核心中新建服务所需要的信息，或者，对服务所需要的信息进行修改，或者，删除提供服务不再需要的信息时，需要备用设备进行信息同步。本发明实施例中，将主设备中需要同步的信息分为若干组，每个第一处理器核心维护一组需要同步的信息。每个第一处理器核心只能对自己维护的需要同步的信息进行访问、处理，而不能访问或处理其它处理器核心维护的需要同步的信息。

主设备中的每一个第一处理器核心，在有信息需要同步时，均会生成同步消息，该同步消息用于指示需要同步的信息的同步方式，如新建信息、修改信息或删除信息等。

例如，在网络数据转发系统中，其实现数据转发的关键就是会话。因此，在网络数据转发系统中，需要同步的信息是指会话。基于本发明实施例提供的信息同步方法，在网络数据转发系统中，将主设备中的所有会话分为若干个组，不同组的会话存储到不同的会话表中，不同的第一处理器核心维护不同的会话表。

若某个第一处理器核心新建了一个会话，则该新建的会话的同步方式为新建会话；若某个第一处理器核心修改了一个会话，则该会话的同步方式为修改会话；若某个第一处理器核心删除了一个会话，则该会话的同步方式为：删除会话。

目标处理器核心是指备用设备中对需要同步的信息进行同步的第二处理器核心。本发明实施例中，备用设备中的第二处理器核心可以与主设备中的第一处理器核心一一对应，即第一处理器核心中的需要同步的信息由备用设备中与第一处理器核心对应的第二处理器核心进行同步。

由于用户态没有协议栈，无法将同步消息封装为报文，也就无法将同步消息发送给备用设备。因而，为了保证在用户态将同步消息发送给备用设备，本发明实施例中，针对备用设备中的每个第二处理器核心，预先建立了一个报文模板，该报文模板由两部分构成，分别为报文首部和负载部；报文首部记录有报文五元组，报文五元组包括：源IP地址，源端口号，目的IP地址，目的端口号和传输层协议；其中，源IP地址是指发送同步消息的第一处理器核心的IP地址，源端口号是指发送同步消息的第一处理器核心的端口号，目的IP地址是指接收同步消息的第二处理器核心的IP地址，目的端口号是指接收同步消息的第二处理器核心的端口号，传输层协议是指封装同步消息所使用的协议。负载部用于承载需要发送的同步消息。

本发明实施例中，在用户态建立第一类队列。第一类队列的数目与备用设备中第二处理器核心的数目相关联，具体可以为：第一类队列的数目与第二处理器核心的数目相同。若备用设备中增加了n个第二处理器核心，则相应增加n个第一类队列。

其中，第一类队列与第二处理器核心一一对应，即一个第一类队列用于缓存向同一个第二处理器核心发送的报文。例如，假设第二处理器核心有两个，分别为1号处理器核心和2号处理器核心，则主设备在用户态建立两个第一类队列，分别为1号队列和2号队列，其中，1号队列与1号处理器核心对应，2号队列与2号处理器核心对应，那么，若报文中的目的IP地址为1号处理器核心的IP地址，则第一处理器核心将报文缓存至1号队列中，若报文中的目的IP地址为2号处理器核心的IP地址，则第一处理器核心将报文缓存至2号队列中。

第一设备接口用于依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给所述第二设备接口。

本发明实施例中，第一设备接口逐队列读取报文，每次从每个队列中读取一个报文。

第二设备接口用于根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与目标处理器核心对应的第二类队列中。

本发明实施例中，在备用设备的用户态建立了多个第二类队列，第二类队列的数目与第二处理器核心的数目相关联，具体可以为：第二类队列的数目与第二处理器核心的数目相同，若备用设备中增加了n个第二处理器核心，则相应增加n个第二类队列。

其中，第二类队列与第二处理器核心一一对应。即一个第二类队列用于缓存向同一个第二处理器核心发送的报文。例如，假设第二处理器核心有两个，分别为1号处理器核心和2号处理器核心，则备用设备在用户态建立两个第一类队列，分别为3号队列和4号队列，其中，3号队列与1号处理器核心对应，4号队列与2号处理器核心对应，那么，若报文中的目的IP地址为1号处理器核心的IP地址，则第二设备接口将报文缓存至3号队列中，若报文中的目的IP地址为2号处理器核心的IP地址，则第二设备接口将报文缓存至4号队列中。

第二处理器核心用于从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

由于第二类队列与第二处理器核心一一对应，因此，第二处理器核心只从对应的队列中读取报文。

在读取到报文后，对报文进行解析，得到同步消息。然后根据同步消息所指示的同步方式进行信息同步。同步方式包括：新建信息，修改信息，或者删除信息。

本发明实施例提供的高可用性集群系统，预先建立与备用设备中的处理器核心一一对应的报文模板，当有信息需要同步到备用设备中时，直接将信息封装到对应的报文模板中，封装得到的报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第一类队列中，然后通过用户态的第一设备接口将报文从队列中取出传递给备用设备，备用设备中用户态的第二设备接口接收到报文后，将报文缓存到与备用设备中的处理器核心一一对应的第二类队列中，由备用设备中的处理器核心从相应的队列中读取报文，然后进行解析、信息同步。由于直接在用户态实现信息同步，从而降低了报文传输延迟，而且，在主设备侧和备用设备侧均设置多个队列，队列的个数与备用设备中处理器核心的个数相同，从而降低队列阻塞的概率，更能适应高负载情况下信息的同步，提高了基于多核异构平台的高可用性集群系统的信息同步效率。

本发明实施例中，主设备还可以包括：

第三处理器核心，用于根据主设备与备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板；上述交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

第三处理器核心可以在高可用性集群系统初始化时，根据主设备与备用设备间的交互信息计算得到报文模板。

在一个可选的实施例中，第三处理器核心具体可以用于：

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第一类队列的个数。主设备中的队列的个数即为被备用设备中的第二处理器核心的个数。

对于每一个第二处理器核心，生成与该第二处理器核心对应的一个报文模板；其中，该报文模板中的源IP地址为与该第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，该报文模板中的目的IP地址为该第二处理器核心的IP地址，该报文模板中的源端口号为与该第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，该报文模板中的目的端口号为该第二处理器核心的任意一个端口号。报文模板中的传输层协议可以预先配置。

对报文模板进行哈希运算，得到哈希值。具体可以对报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算。

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；其中，哈希值具有唯一性，是指该哈希值在通过本次的报文模板计算得到之前没有通过其它的报文模板计算得到过。

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板。

取余运算结果具有唯一性是指，该取余运算结果在之前的取余运算中没有得到过。

基于取余运算结果还可以确定与上述报文模板对应的一个第一类队列，该第一类队列用于缓存通过上述报文模板封装同步信息得到的报文。

可以预先对各个第一类队列从0开始连续进行编号，即编号依次为0，1，2，3，……，取余运算结果对应的第一类队列为：编号与取余运算结果相同的第一类队列。

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算及后续步骤。

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板中的源IP地址、目的IP地址，源端口号和目的端口号进行哈希运算及后续步骤。

可选的，主设备与备用设备间的交互信息还可以包括：主设备中的处理器核心的个数，以及计算算法和算法相关参数。以便于主设备发生异常，备用设备承接主设备的功能后，备用设备应用同样的计算算法计算报文模板。其中，上述计算算法可以是RSS(ReceiveSide Scaling)算法。

主设备与备用设备间的交互信息还可以包括：主设备中的设备端口的个数，备用设备中的设备端口的个数。从而主设备可以根据第一类队列的个数以及备用设备中的第二设备端口的个数，为各个第一设备接口配置第一类队列，所有第一设备接口配置的第一类队列的总数为所确定的第一类队列的个数。不同的第一设备接口配置的第一类队列的个数可以相同，也可以不同。为各个第一设备接口配置第一类队列后，第一设备接口只从对应的队列中读取报文，提高读取效率。

在一个可选的实施例中，主设备还可以包括：

第四处理器核心，用于定期统计各个第二处理器核心的已同步的信息量；判断各个第二处理器核心的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若主设备新建同步信息，则调整新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

第二处理器核心存储的已同步的信息量是指，第二处理器核心新建信息的数量与第二处理器核心删除的信息量的差值。

本发明实施例中，主设备在将信息同步至备用设备的过程中，根据各个第二处理器核心已同步的信息量对调整各个第二处理器核心接收到的新建同步信息的数量，从而在实现主设备和备用设备信息同步的同时，实现备用设备的负载均衡，提高备用设备的性能。

在一个可选的实施例中，第四处理器核心判断所述各个第二处理器核心已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件可以包括：

计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量，平均每个第二处理器核心的已同步的信息量为：各个第二处理器核心的已同步的信息量的总和与第二处理器核心数的商。

基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；

若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。

其中，第三处理器核心和第四处理器核心的功能可以集成在一个处理器核心中实现。

第一设备接口和第二设备接口可以为DPDK(Intel data plan develop kit)接口。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种信息同步方法，应用于高可用性集群系统，所述高可用性集群系统包括至少一个主设备和至少一个备用设备；所述主设备包括多个第一处理器核心，所述备用设备包括多个第二处理器核心，其特征在于，所述方法包括：

所述第一处理器核心在有信息需要同步时，生成同步消息；

所述第一处理器核心根据目标处理器核心的地址，将所述同步消息封装到与所述目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；所述报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部；

所述第一处理器核心将所述报文缓存到用户态的与所述目标处理器核心对应的第一类队列中；

所述主设备中用户态的第一设备接口依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给备用设备的用户态的第二设备接口；

所述第二设备接口根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与所述目标处理器核心对应的第二类队列中；

所述第二处理器核心从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主设备根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板；所述交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主设备根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板包括：

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第一类队列的个数；

对于每一个所述第二处理器核心，生成与所述第二处理器核心对应的报文模板；其中，所述报文模板中的源IP地址为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，所述报文模板中的目的IP地址为所述第二处理器核心的IP地址，所述报文模板中的源端口号为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，所述报文模板中的目的端口号为所述第二处理器核心的任意一个端口号；

对所述报文模板进行哈希运算，得到哈希值；

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板；

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤；

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述主设备定期统计各个第二处理器核心的已同步的信息量；

所述主设备判断所述各个第二处理器核心的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；

当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若所述主设备新建同步信息，则调整所述新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主设备判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件包括：

计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量；

基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；

若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。

6.一种高可用性集群系统，包括至少一个主设备和至少一个备用设备，所述主设备包括用户态的第一设备接口和多个第一处理器核心，所述备用设备包括用户态的第二设备接口和多个第二处理器核心，其特征在于，

所述第一处理器核心用于在有信息需要同步时，生成同步消息；根据目标处理器核心的地址，将所述同步消息封装到与所述目标处理器核心对应的报文模板中，得到报文；将所述报文缓存到用户态的与所述目标处理器核心对应的第一类队列中；所述报文模板包括记录有报文五元组的报文首部和用于承载同步消息的负载部；

所述第一设备接口用于依次从各个第一类队列中读取报文，将读取的报文发送给所述第二设备接口；

所述第二设备接口用于根据报文首部的目标处理器核心的地址，将读取的报文加载到用户态的与所述目标处理器核心对应的第二类队列中；

所述第二处理器核心用于从对应的第二类队列中读取报文，将读取的报文解析为同步消息，根据同步消息进行信息同步。

7.根据权利要求6所述的高可用性集群系统，其特征在于，所述主设备还包括：

第三处理器核心，用于根据所述主设备与所述备用设备间的交互信息计算得到所述报文模板；所述交互信息至少包括：备用设备中第二处理器核心的个数。

8.根据权利要求7所述的高可用性集群系统，其特征在于，所述第三处理器核心具体用于，

基于备用设备中的第二处理器核心的个数，确定主设备中的第一类队列的个数；

对于每一个所述第二处理器核心，生成与所述第二处理器核心对应的报文模板；其中，所述报文模板中的源IP地址为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的IP地址，所述报文模板中的目的IP地址为所述第二处理器核心的IP地址，所述报文模板中的源端口号为与所述第二处理器核心对应的第一处理器核心的任意一个端口号，所述报文模板中的目的端口号为所述第二处理器核心的任意一个端口号；

对所述报文模板进行哈希运算，得到哈希值；

若所述哈希值具有唯一性，将所述哈希值对所述第一类队列的个数进行取余运算；

若取余运算结果具有唯一性，则保存用于得到该具有唯一性的哈希值的报文模板；

若取余运算结果不具有唯一性，则更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤；

若所述哈希值不具有唯一性，更新上述报文模板中的源端口号和/或目的端口号，并对更新后的报文模板进行哈希运算及后续步骤。

9.根据权利要求6所述的高可用性集群系统，其特征在于，所述主设备还包括：

第四处理器核心，用于定期统计各个第二处理器核心存储的已同步的信息量；判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件；当判断结果为满足预置的负载均衡条件时，若所述主设备新建同步信息，则调整所述新建同步信息的目标处理器核心的地址，以使得负载较小的第二处理器核心同步较多的新建同步信息。

10.根据权利要求9所述的高可用性集群系统，其特征在于，所述第四处理器核心判断所述各个第二处理器核心存储的已同步的信息量是否满足预置的负载均衡条件包括：

所述第四处理器核心计算平均每个第二处理器核心的已同步的信息量；基于平均每个第二处理器核心的已同步的信息量确定第一阈值和第二阈值；所述第一阈值大于所述第二阈值；若第二处理器核心的已同步的信息量大于第一阈值，或者，第二处理器核心的已同步的信息量小于第二阈值，确定第二处理器核心已同步的信息量满足预置的负载均衡条件。