CN106941522B - 轻量级分布式计算平台及其数据处理方法 - Google Patents

轻量级分布式计算平台及其数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻量级分布式计算平台及其数据处理方法，应用服务器接收根据AGW协议传输的协议数据包，对协议数据包进行提取得到请求消息，并将请求消息发送至网关服务器。网关服务器将请求消息转发至节点服务器，节点服务器用于根据请求消息反向连接至应用服务器进行数据交互。建立应用服务器、网关服务器和节点服务器之间的AGW协议通信，使得轻量级分布式计算平台不受语言限制，只需按照AGW协议的标准即可进行数据的操作，确保了计算灵活性。应用服务器与节点服务器直接传输数据，避免了在进行大量数据交换时网关服务器因传输大量数据而成为系统瓶颈，可以有效地对大数据应用进行处理。

Description

轻量级分布式计算平台及其数据处理方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种轻量级分布式计算平台及其数据处理方法。
背景技术
计算和存储是信息产业发展的两大主题，分布式计算平台用于整合计算和存储资源，如何平衡计算的灵活性和数据分析的高效性一直是学术界和产业界的研究热点。大数据概念出现后以数据为中心的分布式系统研究越来越得到人们的关注，设计出具有灵活高效的面向数据的分布式系统成为了当前系统架构研究的重要课题。
目前的分布式计算平台主要包括MPI(Message Passing Interface，信息传递接口)，MPI由于没有分布式文件系统，MPI通过消息传递机制可以让程序灵活地调度和分配计算任务，但并行编程需要人工完成，难度较大，无法有效地对大数据应用进行处理。传统的分布式计算平台存在无法在确保计算灵活性的前提下有效地对大数据应用进行处理。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种在确保计算灵活性的前提下有效地对大数据应用进行处理的轻量级分布式计算平台及其数据处理方法。
一种轻量级分布式计算平台，包括应用服务器、网关服务器和节点服务器，所述应用服务器与所述网关服务器通过AGW协议通信连接，所述网关服务器和所述节点服务器通过AGW协议通信连接，所述节点服务器和所述应用服务器通过AGW协议通信连接，所述AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容；
所述应用服务器用于接收根据所述AGW协议传输的协议数据包，对所述协议数据包进行提取得到请求消息，并将所述请求消息发送至所述网关服务器；所述网关服务器用于将所述请求消息转发至所述节点服务器；所述节点服务器用于根据所述请求消息反向连接至所述应用服务器进行数据交互。
一种轻量级分布式计算平台的数据处理方法，包括以下步骤：
应用服务器接收根据AGW协议传输的协议数据包，对所述协议数据包进行提取得到请求消息；所述AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容；
所述应用服务器将所述请求消息发送至网关服务器；
所述网关服务器将所述请求消息转发至节点服务器；
所述节点服务器根据所述请求消息反向连接至所述应用服务器进行数据交互。
上述轻量级分布式计算平台及其数据处理方法，应用服务器接收根据AGW协议传输的协议数据包，对协议数据包进行提取得到请求消息，并将请求消息发送至网关服务器。网关服务器将请求消息转发至节点服务器，节点服务器用于根据请求消息反向连接至应用服务器进行数据交互。建立应用服务器、网关服务器和节点服务器之间的AGW协议通信，使得轻量级分布式计算平台不受语言限制，只需按照AGW协议的标准即可进行数据的操作，确保了计算灵活性。应用服务器与节点服务器直接传输数据，避免了在进行大量数据交换时网关服务器因传输大量数据而成为系统瓶颈，可以有效地对大数据应用进行处理。
附图说明
图1为一实施例中轻量级分布式计算平台的结构图；
图2为一实施例中轻量级分布式计算平台的数据处理方法的流程图。
具体实施方式
在一个实施例中，一种轻量级分布式计算平台，如图1所示，包括应用服务器110、网关服务器120和节点服务器130，应用服务器110与网关服务器120通过AGW(App GateWork，应用网关节点)协议通信连接，网关服务器120和节点服务器130通过AGW协议通信连接，节点服务器130和应用服务器140通过AGW协议通信连接。应用服务器110、网关服务器120和节点服务器130的数量均可以使一个或多个，当应用服务器110、网关服务器120和节点服务器130的均为多个时，可根据实际需求调整应用服务器110与网关服务器120之间，网关服务器120与节点服务器130之间，以及节点服务器130与应用服务器110之间的通信映射关系。
应用服务器110、网关服务器120和节点服务器130之间使用AGW协议进行通讯协调，三种服务器的实现中使用了消息队列、线程池和连接池关键技术。AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容。AGW协议是该平台文件系统的数据进行流转的标准，通过该协议保证数据传输的正确性和完整性，AGW协议适用于支持Socket通信的语言接入。利用AGW协议作为系统的各个服务器之间通信的标准，使得轻量级分布式计算平台不受语言限制，只需按照AGW协议的标准即可进行数据的操作，确保了计算灵活性。
应用服务器110用于接收根据AGW协议传输的协议数据包，对协议数据包进行提取得到请求消息，并将请求消息发送至网关服务器120；网关服务器120用于将请求消息转发至节点服务器130；节点服务器130用于根据请求消息反向连接至应用服务器110进行数据交互。
具体地，应用开发者可通过应用服务器110向轻量级分布式计算平台发送请求以进行文件存储、文件修改以及数据运算等操作。根据请求类型的不同，对协议数据包提取得到的请求消息也对应有所不同。请求消息可包括文件操作请求和数据运算请求两大类，其中，文件操作请求可包括创建文件夹、获取目录文件结构、文件上传、文件下载、更改目录名字、更改文件名字、删除文件夹和删除文件等，数据运算请求可包括上传计算原子、启动计算原子、获取原子计算结果和启动服务计算原子等。
应用服务器110是外部接入的关键，外部应用接入本平台也使用AGW协议的方式访问应用服务器110。应用服务器110驻留在应用开发者节点上，应用开发者在应用服务器110上可以采用任意的编程语言通过协议调用节点服务器130的计算和存储资源。应用服务器110的物理位置通常是分散在应用开发者所在机房的，应用服务器110对外的协议通过Socket方式进行传输，实现与具体的编程语言无关。应用服务器110将应用接入协议转换成分布式计算平台的内部标准协议，然后应用服务器110转给网关服务器120；网关服务器120将应用请求转发到节点服务器130；节点服务器130在得到服务请求后主动反向连接应用服务器110，进行具体的数据交互。本实施例中，应用服务器110的数量为多个，可在请求消息中携带对应应用服务器110的唯一性标记，节点服务器130根据请求消息连接至对应的应用服务器110进行数据交互。可将应用服务器110部署在多个不同用户的服务器节点上，主要把并发的压力分担到用户的服务器上，防止单点的性能瓶颈。
网关服务器120实现资源统一管理与调度。网关服务器120主要用于接收应用服务器110的请求消息并转发，激发节点服务器130反向连接应用服务器110，实现数据通信。在一个实施例中，网关服务器120的数量为多个，以避免平台的单节点失效问题。应用服务器110采集多个网关服务器120的服务器状态，并根据服务器状态选取最优网关服务器，将请求消息发送至最优网关服务器。服务器状态具体可包括网关服务器120的负荷状态和通信状态等，根据服务器状态选取最优网关服务器发送请求消息，提高平台的请求处理效率。
此外，网关服务器120接收到请求消息后，还对请求消息进行合法性验证，并在验证通过后转发请求消息至节点服务器130。可预先设置协议标识的合法标准，将合法标准与接收的协议数据包中的协议标识进行比较，若协议标识符合合法标准，则从该协议数据包中提取的请求消息的合法性验证通过，进行消息转发。通过对请求消息进行合法性验证，避免非合法用户进行数据处理操作，提高了平台的数据处理安全性。
节点服务器130是整个平台的主要组成部分，构成了计算资源池和存储资源池。在一个实施例中，节点服务器130的数量为多个，进一步地，网关服务器120和多个节点服务器130组成LDFS(Lightweight Distributed File System，轻量级分布式文件系统)，利用LDFS实现了对存储资源池的管理。网关服务器120监控多个节点服务器130的状态信息，并根据状态信息对多个节点服务器130进行负载均衡处理选取最优节点服务器，将请求消息发送至最优节点服务器。状态信息具体可包括节点服务器130的访问负荷状态，以及与应用服务器110的通信状态等。负载均衡处理即是根据采集的状态信息进行筛选获取状态最优的节点服务器，例如选取负载少且通信状态好的节点服务器作为最优节点服务器。根据状态信息选取最优节点服务器与应用服务器110进行数据交互，同样可提高平台的请求处理效率。
当用户发送文件操作请求进行文件操作时，可根据请求消息在多个节点服务器130进行创建文件夹、获取目录文件结构、文件上传、文件下载、更改目录名字、更改文件名字、删除文件夹和删除文件等操作。当用户发送数据运算请求进行数据运算操作时，可根据请求消息在多个节点服务器130进行上传计算原子、启动计算原子、获取原子计算结果和启动服务计算原子等操作。应用接入到平台后，能通过协议启动计算原子分析存储于平台中的文件数据。
在一个实施例中，网关服务器120通过Ganglia系统监控多个节点服务器130的状态信息，和/或网关服务器120通过MySQL集群对多个节点服务器130进行负载均衡处理。以网关服务器120同时通过Ganglia系统监控节点服务器130的状态信息，以及通过MySQL集群对节点服务器130进行负载均衡处理为例，可在网关服务器120设置Ganglia系统和负载均衡模块，资源的分配与协调由负载均衡模块和Ganglia系统负责，以响应应用服务器110的存储和计算请求。
进一步地，在一个实施例中，当请求消息为数据存储请求时，网关服务器120选取至少两个最优节点服务器，并根据请求消息提取得到数据存入选取的最优节点服务器中。数据存储请求具体可以是创建文件夹和文件上传等请求。在用户进行数据上传存储时，对数据进行备份存储保证数据的高可用性。本实施例中，网关服务器120将提取的数据存入最优节点服务器的相同物理路径，通过多副本机制把数据自动备份到不同节点可以保证文件的安全和备份，通过控制流和数据流分开的方式，大大提高了高并发网络数据传输时的负载均衡度。文件分布在不同节点位置的唯一性，让计算所产生的计算数据具备唯一性，使得在用户获取计算数据时，平台能快速定位数据所处的位置，从而实现大数据环境下计算向数据的迁移。
应用服务器110与网关服务器120之间的控制流通过建立的长连接进行传输。网关服务器120与节点服务器130之间的控制流是由具体应用业务驱动的短连接进行传输。最终通过协议的层层传递，实现节点服务器130与应用服务器110的反向短连接通道，完成数据信息流转通道。使用标准的AGW协议进行数据的流通，数据流转采用控制流和数据流分离的方式，不再让数据通过网关服务器120进行传输，而让应用服务器110与内网节点服务器130直接传输数据。这样网关服务器120只需处理用户的控制信息，从而避免网关服务器120因传输大量数据而成为系统瓶颈。同时平台不再像传统方式以API(ApplicationProgramming Interface，应用程序编程接口)的方式向用户提供资源服务，而是在应用程序所在的终端机器上驻留应用服务器110来监听用户的服务请求。这样，应用程序的开发者就可以使用任何语言采用Socket通信方式与应用服务器110建立连接，并按照协议向其传输服务请求，实现用户编程的语言无关性。
上述轻量级分布式计算平台，建立应用服务器110、网关服务器120和节点服务器130之间的AGW协议通信，使得轻量级分布式计算平台不受语言限制，只需按照AGW协议的标准即可进行数据的操作，确保了计算灵活性。应用服务器110与节点服务器130直接传输数据，避免了在进行大量数据交换时网关服务器因传输大量数据而成为系统瓶颈，可以有效地对大数据应用进行处理。
在一个实施例中，一种轻量级分布式计算平台的数据处理方法，基于上述轻量级分布式计算平台实现。如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S110：应用服务器接收根据AGW协议传输的协议数据包，对协议数据包进行提取得到请求消息。
AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容。AGW协议是该平台文件系统的数据进行流转的标准，通过该协议保证数据传输的正确性和完整性，AGW协议适用于支持Socket通信的语言接入。请求消息可包括文件操作请求和数据运算请求两大类。
步骤S120：应用服务器将请求消息发送至网关服务器。
网关服务器实现资源统一管理与调度。网关服务器主要用于接收应用服务器的请求消息并转发。
步骤S130：网关服务器将请求消息转发至节点服务器。
网关服务器转发请求消息激发节点服务器反向连接应用服务器。
步骤S140：节点服务器根据请求消息反向连接至应用服务器进行数据交互。
节点服务器根据请求消息与应用服务器建立反向连接，实现数据通信。
此外，步骤S120之后，步骤S130之前，该方法还可包括网关服务器对请求消息进行合法性验证的步骤，在验证通过后进行步骤S130。通过对请求消息进行合法性验证，避免非合法用户进行数据处理操作，提高了平台的数据处理安全性。
在一个实施例中，网关服务器的数量为多个，步骤S120包括步骤122和步骤124。
步骤122：采集多个网关服务器的服务器状态，并根据服务器状态选取最优网关服务器。
服务器状态具体可包括网关服务器的负荷状态和通信状态等。
步骤124：将请求消息发送至最优网关服务器。
根据服务器状态选取最优网关服务器发送请求消息，提高平台的请求处理效率。
在一个实施例中，节点服务器的数量为多个，步骤S130包括步骤132和步骤134。
步骤132：监控多个节点服务器的状态信息，并根据状态信息对多个节点服务器进行负载均衡处理选取最优节点服务器。
状态信息可包括节点服务器的访问负荷状态，以及与应用服务器的通信状态等。
步骤134：将请求消息发送至最优节点服务器。
根据状态信息选取最优节点服务器与应用服务器进行数据交互，同样可提高平台的请求处理效率。
进一步地，在一个实施例中，步骤132包括：通过Ganglia系统监控多个节点服务器的状态信息；根据状态信息通过MySQL集群对多个节点服务器进行负载均衡处理，选取得到最优节点服务器。
可在网关服务器设置Ganglia系统和负载均衡模块，资源的分配与协调由负载均衡模块和Ganglia系统负责，以响应应用服务器的存储和计算请求。
上述轻量级分布式计算平台的数据处理方法，建立应用服务器、网关服务器和节点服务器之间的AGW协议通信，使得轻量级分布式计算平台不受语言限制，只需按照AGW协议的标准即可进行数据的操作，确保了计算灵活性。应用服务器与节点服务器直接传输数据，避免了在进行大量数据交换时网关服务器因传输大量数据而成为系统瓶颈，可以有效地对大数据应用进行处理。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)

1.一种轻量级分布式计算平台，其特征在于，包括应用服务器、网关服务器和节点服务器，所述应用服务器与所述网关服务器通过AGW协议通信连接，所述网关服务器和所述节点服务器通过AGW协议通信连接，所述节点服务器和所述应用服务器通过AGW协议通信连接，所述AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容，所述AGW协议即为应用网关节点协议，所述AGW协议为所述轻量级分布式计算平台的文件系统的数据进行流转的标准，通过所述AGW协议保证数据传输的正确性和完整性，所述AGW协议适用于支持Socket通信的语言接入；
所述应用服务器用于接收根据所述AGW协议传输的协议数据包，对所述协议数据包进行提取得到请求消息，并将所述请求消息发送至所述网关服务器；所述网关服务器用于将所述请求消息转发至所述节点服务器；所述节点服务器用于根据所述请求消息反向连接至所述应用服务器进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的轻量级分布式计算平台，其特征在于，所述节点服务器的数量为多个，所述网关服务器监控多个所述节点服务器的状态信息，并根据所述状态信息对多个所述节点服务器进行负载均衡处理选取最优节点服务器，将所述请求消息发送至所述最优节点服务器。
3.根据权利要求2所述的轻量级分布式计算平台，其特征在于，所述网关服务器通过Ganglia系统监控多个所述节点服务器的状态信息，和/或所述网关服务器通过MySQL集群对多个所述节点服务器进行负载均衡处理。
4.根据权利要求2所述的轻量级分布式计算平台，其特征在于，当所述请求消息为数据存储请求时，所述网关服务器选取至少两个最优节点服务器，并根据所述请求消息提取得到数据存入选取的最优节点服务器中。
5.根据权利要求1所述的轻量级分布式计算平台，其特征在于，所述网关服务器的数量为多个，所述应用服务器采集多个所述网关服务器的服务器状态，并根据所述服务器状态选取最优网关服务器，将所述请求消息发送至所述最优网关服务器。
6.根据权利要求1所述的轻量级分布式计算平台，其特征在于，所述应用服务器的数量为多个，所述节点服务器根据所述请求消息连接至对应的应用服务器。
7.一种轻量级分布式计算平台的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
应用服务器接收根据AGW协议传输的协议数据包，对所述协议数据包进行提取得到请求消息；所述AGW协议的格式包括协议长度、协议标识和加密后的协议内容，所述AGW协议即为应用网关节点协议，所述AGW协议为所述轻量级分布式计算平台的文件系统的数据进行流转的标准，通过所述AGW协议保证数据传输的正确性和完整性，所述AGW协议适用于支持Socket通信的语言接入；
所述应用服务器将所述请求消息发送至网关服务器；
所述网关服务器将所述请求消息转发至节点服务器；
所述节点服务器根据所述请求消息反向连接至所述应用服务器进行数据交互。
8.根据权利要求7所述的轻量级分布式计算平台的数据处理方法，其特征在于，所述节点服务器的数量为多个，所述网关服务器将所述请求消息转发至节点服务器，包括：
监控多个所述节点服务器的状态信息，并根据所述状态信息对多个所述节点服务器进行负载均衡处理选取最优节点服务器；
将所述请求消息发送至所述最优节点服务器。
9.根据权利要求8所述的轻量级分布式计算平台的数据处理方法，其特征在于，所述监控多个所述节点服务器的状态信息，并根据所述状态信息对多个所述节点服务器进行负载均衡处理选取最优节点服务器，包括：
通过Ganglia系统监控多个所述节点服务器的状态信息；
根据所述状态信息通过MySQL集群对多个所述节点服务器进行负载均衡处理，选取得到最优节点服务器。
10.根据权利要求7所述的轻量级分布式计算平台的数据处理方法，其特征在于，所述网关服务器的数量为多个，所述应用服务器将所述请求消息发送至网关服务器，包括：
采集多个所述网关服务器的服务器状态，并根据所述服务器状态选取最优网关服务器；
将所述请求消息发送至所述最优网关服务器。
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Denomination of invention: Lightweight distributed computing platform and its data processing methods

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