CN107404511A - 集群中服务器的替换方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是提供一种集群中服务器的替换方法及设备，本申请通过将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，能够实现无感知地更换集群中的服务器，如果在更换过程中出现一个备服务机器宕机，也可以不中断服务，保证更换服务器的同时不影响服务，另外，客户端只需发出下线请求，后续服务端自动响应请求，完成下线，从而可以简化运维操作。

Description

集群中服务器的替换方法及设备

技术领域

本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种集群中服务器的替换方法及设备。

背景技术

在分布式存储的服务器集群中，可能会出现需要更换服务器的情况，但是更换的同时又不能够影响服务。现有的更换方案是直接将待更换的服务器停机，删除待更换的服务器，然后将新的服务器上线，但这各更换方式，在更换过程中需要停止服务。因此，目前亟需一种无感知的、不影响服务的更换集群中服务器的方法及设备。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种集群中服务器的替换方法及设备，能够解决服务器集群中更换服务器又不能够影响服务的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种集群中服务器的替换方法，该方法包括：

将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；

将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

进一步的，上述方法中，将增加的服务器加入集群，包括：

当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；

所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；

所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步。

进一步的，上述方法中，所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步，包括：

所述主服务器将其上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。

进一步的，上述方法中，当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求，包括：

当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。

进一步的，上述方法中，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。

进一步的，上述方法中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。

进一步的，上述方法中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器的步骤之前，还包括：

将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。

进一步的，上述方法中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。

进一步的，上述方法中，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，包括：

所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；

所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。

进一步的，上述方法中，当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，所述第一线程返回下线成功；

响应另一请求的第二线程返回下线成功。

根据本申请的另一方面，还提供了一种集群中服务器的替换设备，该设备包括：

添加装置，用于将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；

替换装置，用于将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

进一步的，上述设备中，所述添加装置，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；供所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；供所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步。

进一步的，上述设备中，所述添加装置，用于将主服务器上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。

进一步的，上述设备中，所述添加装置，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，用于将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，用于供所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，还用于在将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器之前，将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，用于当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，用于所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。

进一步的，上述设备中，所述替换装置，用于当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，供响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，供所述第一线程返回下线成功；及供响应另一请求的第二线程返回下线成功。

此外，本申请还提供了一种集群中服务器的替换设备，包括：

处理器；

以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器：

将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；

将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

与现有技术相比，本申请通过将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，能够实现无感知地更换集群中的服务器，如果在更换过程中出现一个备服务机器宕机，也可以不中断服务，保证更换服务器的同时不影响服务，另外，客户端只需发出下线请求，后续服务端自动响应请求，完成下线，从而可以简化运维操作。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本申请一个方面的一种集群中服务器的替换方法的流程图；

图2示出本申请一优选的实施例的流程图；

图3示出根据本申请集群中服务器的替换方法的一优选的实施例的流程图；

图4示出根据本发另一优选的实施例的流程图；

图5示出本申请集群中服务器的替换方法的又一优选的实施例的流程图；

图6示出根据本发另一优选的实施例的流程图；

图7示出根据本申请另一个方面的一种集群中服务器的替换设备的模块图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述。

在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

如图1所示，本申请提供一种集群中服务器的替换方法，该方法包括：

步骤S1，将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；具体的，所述服务器可以是数据服务器，如元数据服务器(master)。集群中的原有服务器包括主(Primary)服务器和备(Secondary)服务器，其中，主服务器是集群中唯一的一个接收并处理请求的角色，备服务器用于接收主服务器发送的同步请求，保持和主服务器的内存一致，集群中的原有服务器包括主服务器和备服务器的状态初始为正常状态(Normal)，正常状态的服务器是指作为同步日志(log)成功参考的服务器，主服务器一定是正常状态的服务器，备服务器可能是正常状态，也可能是虚拟状态，在此先将原有服务器中备服务器的状态初始为正常状态，后续根据替换需要再将其中的待替换的备服务器的状态修改了虚拟状态，但要保证集群中大多数的服务器是正常状态的服务器；虚拟状态的服务器是只接收所述主服务器(primary)同步过来的日志(log)，不作为同步日志(log)成功参考的服务器，即其不算在写日志成功的服务器的个数中，正常状态的元数据服务器写日志成功，才算同步成功，若原有服务器中的待替换服务器的状态是正常状态，则其作日志同步成功参考的服务器，若原有服务器中的待替换服务器的状态是虚拟状态，则其不作为日志同步成功参考的服务器，虚拟状态的服务器可能是原有服务器中待替换的服务器或增加的服务器，所述增加的服务器用于替换所述待替换的服务器；

步骤S2，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。具体的，paxos协议/算法是分布式系统中一种基于消息传递的一致性算法。详细的，在分布式存储中采用类paxos协议方案来避免服务器(master)的重启或断网(FailOver)的时候影响服务，在采用了paxos协议的服务器集群，只要保证大多数服务器是正常的就不会对服务造成影响，可支持在不影响服务的情况更换服务器。例如，假设集群当前状态上存在A，B，C三个正常状态的服务器，A为主服务器，B和C为备服务器，目前需要将C换成D，D为所述增加的服务器，D为备服务器，D的初始状态为虚拟状态，那么，如图2所示，先将D加入到A，B，C的集群(master list)中，然后将C由正常状态转换成虚拟状态，最后将C下线的同时，将D由虚拟状态转换为正常状态。本实施例能够实现无感知地更换集群中的服务器，如果在更换过程中出现一个备服务机器宕机，也可以不中断服务，保证更换服务器的同时不影响服务，另外，客户端只需发出下线请求，后续服务端自动响应请求，完成下线，从而可以简化运维操作。

如图3所示，本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S1，将增加的服务器加入集群，包括：

步骤S11，当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；

步骤S12，所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；

步骤S13，所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步，具体如将主服务器上的日志同步到所述第一备服务器上。例如，在D启动前，集群中有三个master，那么配置中有三个参数：预设服务器总数(TotalNumber)：3，集群中服务器的同步可信数(SyncConsentNumber)：2，集群中服务器的选举可信数ElectConsentNumber：2，这个是paxos中满足大多数原则的，在有三个服务器时，允许一个服务器出现重启或断网(FailOver)，并且不会对服务造成影响。如图4所示，在D启动时，首先会判断所在的服务器集群组中服务器的个数(MasterNum)多余配置的预设服务器总数(TotalNumber)，即MasterNum>TotalNumber，如果判断为是，于是D向当前的集群的主服务器(primarymaster)发送注册为虚拟状态的第一备服务器(Virtual Secondary)的请求(Register AsVirtual)。本实施例能够为第一备服务器在替换所述待替换服务器前作好充分的数据服务准备。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S13，所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步，包括：

所述主服务器将其上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。在此，主服务器会给所述虚拟状态的第一备服务器同步其最新的内存镜像(checkpoint)以及所述内存镜像的时间点之后的日志(oplog)，同步内存镜像可以提高同步的效率。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S11，当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求，包括：

当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。例如，在D启动前，集群中有三个master，那么配置中有三个参数：预设服务器总数(TotalNumber)：3，集群中服务器的同步可信数(SyncConsentNumber)：2，集群中服务器的选举可信数ElectConsentNumber：2，这个是paxos中满足大多数原则的，在有三个服务器时，允许一个服务器出现重启或断网(FailOver)，并且不会对服务造成影响。在D启动时，首先会判断自己的状态为空即内存镜像与磁盘日志均为空，并且如图4所示，判断所在的服务器集群组中服务器的个数(MasterNum)多余配置的预设服务器总数(TotalNumber)，即MasterNum>TotalNumber，如果状态为空且MasterNum>TotalNumber，于是D向当前的集群的主服务器(primary master)发送注册为虚拟状态的第一备服务器(Virtual Secondary)的请求(Register As Virtual)，如果状态为空但MasterNum＝TotalNumber，因为说明D是新部署的集群服务器，服务器上一定是空的，那么D就要认为自己是正常状态的服务器(Normal Secondary)。本实施例能保证第一备服务器在同步前是空的，从而能够后续正常同步主服务器上的数据，及后续上线后，正常提供服务。

如图5所示，本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S2，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

步骤S21，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

步骤S22，删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。在此，在将正常状态的备服务器C变成虚拟状态的备服务器C，并持久化成功后，将虚拟状态的备服务器C(第二备服务器)从服务器集群中删除，然后将虚拟状态的备服务器D(第一备服务器)转换为正常状态的备服务器D，再次进行D服务器的状态的持久化，等到持久化成功后，通知客户端下线C成功，外面就可以对C进行任何操作而对集群的服务没有任何影响，而且集群仍然有三个Normal的master，允许再出现一个重启或断网(FailOver)。在此，第一步，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器并持久化，第二步，删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器并持久化，将上述第一步和第二步分两个步骤进行，先做第二步，再做第三步，不能第二步和第三步同时做，避免出现脑裂的风险，如果同时做，会有脑裂的风险，具体来说，如果两步如果合并为一步，那么有可能出现如下情况：

B，D是Normal的，C是virtual的，但是如果记录这个状态改变的日志只有被D收到了，B和没有收到，那么B和C互相都认为是Normal的，可能会发生选举，如果发生了选举，那么就出现了脑裂，因为A和D选举，B和C选举，所以集群出现脑裂的状态。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S21，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。例如，正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的，并且将C的状态改变持久化下来。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S21，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器的步骤之前，还包括：

将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。在此，如果需要将主服务器替换掉，那么需要将正常状态的主服务器转换为正常状态的备服务器，并将另一正常状态的备服务器转换为正常状态的主服务器，从而保证原正常状态的主服务器的稳步下线。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S21，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。在此，如图6所示，当用户发送请求向正常状态的主服务器询问下线正常状态的备服务器C时，正常状态的主服务器会判断正常状态的备服务器B和虚拟状态的第一备服务器D当前的状态即数据量(服务器的状态是单调递增的整数)与正常状态的主服务器的状态即数据量的差距，如果差距都不大如在10000以内(B和D与Primary接近)，那么正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的(C变为Virtual)，并且将C的状态改变持久化下来(持久化C的状态改变)。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功，从而保证不影响集群对外提供服务。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，步骤S22中，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，包括：

步骤S221，所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；

步骤S222，所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。具体的，如图6所示，当用户发送请求向正常状态的主服务器询问下线正常状态的备服务器C时，正常状态的主服务器会判断正常状态的备服务器B和虚拟状态的第一备服务器D当前的状态即数据量(服务器的状态是单调递增的整数)与正常状态的主服务器的状态即数据量的差距，如果差距都不大如在10000以内(B和D与Primary接近)，那么正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的(C变为Virtual)，并且将C的状态改变持久化下来(持久化C的状态改变)。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功，从而保证不影响集群对外提供服务。在持久化C的状态改变后，删除C，并将D改为Normal后，持久化将C的状态及将D变为Normal的状态。

本申请的集群中服务器的替换方法一优选的实施例中，当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，步骤S21，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

步骤S211，响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

步骤S212，删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，所述第一线程返回下线成功；

步骤S213，响应另一请求的第二线程返回下线成功。例如，当一个备服务器已经下线后，如果客户端继续来询问，那么主服务器会检查这个备服务器是否真的下线过，如果下线过，就返回成功，否则检查是否已经将备服务器C变成虚拟状态了，但是虚拟状态的备服务器D还没有变成正常状态的，如果是，那么持久化一条当前服务器的列表，然后等待持久化成功，成功后返回客户端成功，例如，有两个请求同时到达主服务器，两请求都是请求将C替换为D，一个线程正在响应其中一个请求，将C替换为D，并在进行两步持久化工作，此时响应另一请求的另一线程需要等待前一线程两步持久化成功后，才返回客户端替换成功。从而实现更换过程支持可重入，并且持久化状态。

如图7所示根据本申请的另一面还提供一种集群中服务器的替换设备，其中，该设备100包括：

添加装置1，用于将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；具体的，所述服务器可以是数据服务器，如元数据服务器(master)。集群中的原有服务器包括主(Primary)服务器和备(Secondary)服务器，其中，主服务器是集群中唯一的一个接收并处理请求的角色，备服务器用于接收主服务器发送的同步请求，保持和主服务器的内存一致，集群中的原有服务器包括主服务器和备服务器的状态初始为正常状态(Normal)，正常状态的服务器是指作为同步日志(log)成功参考的服务器，主服务器一定是正常状态的服务器，备服务器可能是正常状态，也可能是虚拟状态，在此先将原有服务器中备服务器的状态初始为正常状态，后续根据替换需要再将其中的待替换的备服务器的状态修改了虚拟状态，但要保证集群中大多数的服务器是正常状态的服务器；虚拟状态的服务器是只接收所述主服务器(primary)同步过来的日志(log)，不作为同步日志(log)成功参考的服务器，即其不算在写日志成功的服务器的个数中，正常状态的元数据服务器写日志成功，才算同步成功，若原有服务器中的待替换服务器的状态是正常状态，则其作日志同步成功参考的服务器，若原有服务器中的待替换服务器的状态是虚拟状态，则其不作为日志同步成功参考的服务器，虚拟状态的服务器可能是原有服务器中待替换的服务器或增加的服务器，所述增加的服务器用于替换所述待替换的服务器；

替换装置2，用于将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。具体的，paxos协议/算法是分布式系统中一种基于消息传递的一致性算法。详细的，在分布式存储中采用类paxos协议方案来避免服务器(master)的重启或断网(FailOver)的时候影响服务，在采用了paxos协议的服务器集群，只要保证大多数服务器是正常的就不会对服务造成影响，可支持在不影响服务的情况更换服务器。例如，假设集群当前状态上存在A，B，C三个正常状态的服务器，A为主服务器，B和C为备服务器，目前需要将C换成D，D为所述增加的服务器，D为备服务器，D的初始状态为虚拟状态，那么，如图2所示，先将D加入到A，B，C的集群(master list)中，然后将C由正常状态转换成虚拟状态，最后将C下线的同时，将D由虚拟状态转换为正常状态。本实施例能够实现无感知地更换集群中的服务器，如果在更换过程中出现一个备服务机器宕机，也可以不中断服务，保证更换服务器的同时不影响服务，另外，客户端只需发出下线请求，后续服务端自动响应请求，完成下线，从而可以简化运维操作。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述添加装置1，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；供所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；供所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步具体如将主服务器上的日志同步到所述第一备服务器上。例如，在D启动前，集群中有三个master，那么配置中有三个参数：预设服务器总数(TotalNumber)：3，集群中服务器的同步可信数(SyncConsentNumber)：2，集群中服务器的选举可信数ElectConsentNumber：2，这个是paxos中满足大多数原则的，在有三个服务器时，允许一个服务器出现重启或断网(FailOver)，并且不会对服务造成影响。如图4所示，在D启动时，首先会判断所在的服务器集群组中服务器的个数(MasterNum)多余配置的预设服务器总数(TotalNumber)，即MasterNum>TotalNumber，如果判断为是，于是D向当前的集群的主服务器(primarymaster)发送注册为虚拟状态的第一备服务器(Virtual Secondary)的请求(Register AsVirtual)。本实施例能够为第一备服务器在替换所述待替换服务器前作好充分的数据服务准备。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述添加装置1，用于将主服务器上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。在此，主服务器会给所述虚拟状态的第一备服务器同步其最新的内存镜像(checkpoint)以及所述内存镜像的时间点之后的日志(oplog)，同步内存镜像可以提高同步的效率。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述添加装置1，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。例如，在D启动前，集群中有三个master，那么配置中有三个参数：预设服务器总数(TotalNumber)：3，集群中服务器的同步可信数(SyncConsentNumber)：2，集群中服务器的选举可信数ElectConsentNumber：2，这个是paxos中满足大多数原则的，在有三个服务器时，允许一个服务器出现重启或断网(FailOver)，并且不会对服务造成影响。在D启动时，首先会判断自己的状态为空即内存镜像与磁盘日志均为空，并且如图4所示，判断所在的服务器集群组中服务器的个数(MasterNum)多余配置的预设服务器总数(TotalNumber)，即MasterNum>TotalNumber，如果状态为空且MasterNum>TotalNumber，于是D向当前的集群的主服务器(primary master)发送注册为虚拟状态的第一备服务器(Virtual Secondary)的请求(Register As Virtual)，如果状态为空但MasterNum＝TotalNumber，因为说明D是新部署的集群服务器，服务器上一定是空的，那么D就要认为自己是正常状态的服务器(Normal Secondary)。本实施例能保证第一备服务器在同步前是空的，从而能够后续正常同步主服务器上的数据，及后续上线后，正常提供服务。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，用于将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。在此，第一步，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器并持久化，第二步，删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器并持久化，将上述第一步和第二步分两个步骤进行，先做第二步，再做第三步，不能第二步和第三步同时做，避免出现脑裂的风险，如果同时做，会有脑裂的风险，具体来说，如果两步如果合并为一步，那么有可能出现如下情况：

B，D是Normal的，C是virtual的，但是如果记录这个状态改变的日志只有被D收到了，B和没有收到，那么B和C互相都认为是Normal的，可能会发生选举，如果发生了选举，那么就出现了脑裂，因为A和D选举，B和C选举，所以集群出现脑裂的状态。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，用于供所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。例如，正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的，并且将C的状态改变持久化下来。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，还用于在将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器之前，将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。在此，如果需要将主服务器替换掉，那么需要将正常状态的主服务器转换为正常状态的备服务器，并将另一正常状态的备服务器转换为正常状态的主服务器，从而保证原正常状态的主服务器的稳步下线。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，用于当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。在此，如图6所示，当用户发送请求向正常状态的主服务器询问下线正常状态的备服务器C时，正常状态的主服务器会判断正常状态的备服务器B和虚拟状态的第一备服务器D当前的状态即数据量(服务器的状态是单调递增的整数)与正常状态的主服务器的状态即数据量的差距，如果差距都不大如在10000以内(B和D与Primary接近)，那么正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的(C变为Virtual)，并且将C的状态改变持久化下来(持久化C的状态改变)。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功，从而保证不影响集群对外提供服务。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，用于所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。具体的，如图6所示，当用户发送请求向正常状态的主服务器询问下线正常状态的备服务器C时，正常状态的主服务器会判断正常状态的备服务器B和虚拟状态的第一备服务器D当前的状态即数据量(服务器的状态是单调递增的整数)与正常状态的主服务器的状态即数据量的差距，如果差距都不大如在10000以内(B和D与Primary接近)，那么正常状态的主服务器A会将正常状态的备服务器C变为虚拟状态的备服务器C的(C变为Virtual)，并且将C的状态改变持久化下来(持久化C的状态改变)。由于C已经变成了虚拟状态的备服务器，那么一定等到正常状态的备服务器B也将C的状态转换的log持久化完了才返回成功，因为此时C和D都是虚拟状态的备服务器的，但是又需要大多数成功，所以一定等到B返回成功后，才能操作成功，从而保证不影响集群对外提供服务。在持久化C的状态改变后，删除C，并将D改为Normal后，持久化将C的状态及将D变为Normal的状态。

本申请集群中服务器的替换设备一优选的实施例中，所述替换装置2，用于当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，供响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，供所述第一线程返回下线成功；及供响应另一请求的第二线程返回下线成功。例如，当一个备服务器已经下线后，如果客户端继续来询问，那么主服务器会检查这个备服务器是否真的下线过，如果下线过，就返回成功，否则检查是否已经将备服务器C变成虚拟状态了，但是虚拟状态的备服务器D还没有变成正常状态的，如果是，那么持久化一条当前服务器的列表，然后等待持久化成功，成功后返回客户端成功，例如，有两个请求同时到达主服务器，两请求都是请求将C替换为D，一个线程正在响应其中一个请求，将C替换为D，并在进行两步持久化工作，此时响应另一请求的另一线程需要等待前一线程两步持久化成功后，才返回客户端替换成功。从而实现更换过程支持可重入，并且持久化状态。

此外，本申请还提供了一种集群中服务器的替换设备，包括：

处理器；

以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器：

将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；

将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

综上所述，本申请通过将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，能够实现无感知地更换集群中的服务器，如果在更换过程中出现一个备服务机器宕机，也可以不中断服务，保证更换服务器的同时不影响服务，另外，客户端只需发出下线请求，后续服务端自动响应请求，完成下线，从而可以简化运维操作。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (21)

1.一种集群中服务器的替换方法，其中，该方法包括：

将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器；

将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将增加的服务器加入集群，包括：

当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；

所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；

所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步，包括：

所述主服务器将其上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求，包括：

当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器的步骤之前，还包括：

将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，包括：

当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，包括：

所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；

所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。

10.根据权利要求5至9任一项所述的方法，其中，当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器，包括：

响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，所述第一线程返回下线成功；

响应另一请求的第二线程返回下线成功。

11.一种集群中服务器的替换设备，其中，该设备包括：

添加装置，用于将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器；

替换装置，用于将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述添加装置，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求；供所述主服务器将所述集群中增加的服务器注册为虚拟状态的第一备服务器；供所述主服务器控制所述虚拟状态的第一备服务器与其同步。

13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述添加装置，用于将主服务器上的内存镜像及所述内存镜像的时间点之后的日志同步到所述虚拟状态的第一备服务器。

14.根据权利要求12所述的设备，其中，所述添加装置，用于当集群中实际服务器总数大于预设服务器总数，且虚拟状态的第一备服务器为空时，供所述虚拟状态的第一备服务器向所述主服务器发送注册请求。

15.根据权利要求11所述的设备，其中，所述替换装置，用于将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；

删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器。

16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述替换装置，用于供所述主服务器将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器，并将该第二备服务器的状态改变，同步到虚拟状态的第一备服务器和集群中其它正常状态的备服务器。

17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述替换装置，还用于在将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器之前，将正常状态的主服务器和正常状态的备服务器进行互换。

18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述替换装置，用于当集群中其它正常状态的备服务器和虚拟状态的第一备服务器上的同步数据量，与所述主服务器的数据量接近时，将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器。

19.根据权利要求15所述的设备，其中，所述替换装置，用于所述主服务器将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器；所述主服务器将第一备服务器的状态改变，同步到集群中其它正常状态的备服务器。

20.根据权利要求15至19任一项所述的设备，其中，所述替换装置，用于当有两个相同的下线请求同时到达主服务器时，供响应其中一个请求的第一线程将正常状态的待替换的备服务器转换为虚拟状态的第二备服务器；删除虚拟状态的第二备服务器，将虚拟状态的第一备服务器转换为正常状态的备服务器，供所述第一线程返回下线成功；及供响应另一请求的第二线程返回下线成功。

21.一种集群中服务器的替换设备，其中，包括：

处理器；

以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器：

将增加的服务器加入集群，其中，集群中的原有服务器的状态初始为正常状态，集群中增加的服务器初始为虚拟状态的第一备服务器，所述原有服务器包括正常状态的主服务器和正常状态的备服务器；

将所述虚拟状态的第一备服务器替换为正常状态的备服务器。