CN107645396B - 一种集群扩容方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种集群扩容方法及装置。其中，该方法包括：获得扩容后主节点的目标数目；根据该目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目；确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机；基于第一物理机所包含主节点的第一数目与该最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目；将所述第二数目个主节点在目标物理机中分配；判断是否完成集群扩容；如果否，返回执行步骤确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机。应用本发明实施例提供的方案，保证集群横向扩容后，集群中任一物理机出现故障以致该物理机包含的所有主节点宕机时，整个集群仍然可以正常工作。

Description

一种集群扩容方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种集群扩容方法及装置。

背景技术

集群的扩容方式，包括纵向扩容和横向扩容，纵向扩容指增加集群中已经存在的某些主节点的容量，横向扩容指增加新的主节点来增加整个集群的容量。现有技术中，基于openstack(一种开源的云计算管理平台项目)管理平台等云计算管理平台对集群进行横向扩容时，会根据各个物理机上的存储负载来确定新的主节点分配到哪台物理机上。

对于无中心节点的集群，例如redis(一种开源的Key-Value数据库)集群，此类集群为了保证数据的高可用性，设置了主从模式，即：一个主节点对应一个或多个从节点，主节点提供数据存取，从节点则是从主节点拉取数据备份，当这个主节点宕机后，就会从该主节点对应的从节点中选举一个从节点来充当主节点，保证整个集群仍然可以正常工作。现有技术中，上述从节点想要升级成为主节点，必须要求该从节点得到当前集群中超过预设比例的主节点的授权，例如，从节点要获得当前集群中超过半数的主节点的授权，才可以升级为主节点。

但是，当集群横向扩容后，某一物理机中包含的主节点的数目过多，以致集群中除该物理机中的主节点外，其余的主节点数目占集群中主节点总数目的比例未超过上述预设比例时，如果该物理机出现故障导致其上的所有主节点宕机，则该故障出现后当前集群中正常工作的主节点数目占当前集群中主节点总数目的比例无法达到上述预设比例，以致宕机的主节点所对应的从节点无法再升级为主节点，进而导致了整个集群处于不可用状态。

发明内容

本发明实施例公开了一种集群扩容方法及装置，以保证集群横向扩容后，集群中任一物理机单独出现故障以致该物理机包含的所有主节点宕机时，整个集群仍然可以正常工作。技术方案如下：

为达上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种集群扩容方法，所述方法包括：

获得扩容后主节点的目标数目；

根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，所述预设比例为：所述集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例；

确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机；

将所述第二数目个主节点在所述目标物理机中分配；

判断是否完成集群扩容；

如果否，返回执行所述确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机。

优选的，所述获得扩容后主节点的目标数目，包括：

确定扩容前所述集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目；

基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

优选的，所述基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目，包括：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

优选的，所述根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，包括：

基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

优选的，所述基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，包括：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示所述最大数目，N5表示所述目标数目，N6表示当前所述集群中主节点总数目。

第二方面，本发明实施例提供了一种集群扩容装置，所述装置包括：

获得模块，用于获得扩容后主节点的目标数目；

第一确定模块，用于根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，所述预设比例为：所述集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例；

第二确定模块，用于确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

第三确定模块，用于基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机；

分配模块，用于将所述第二数目个主节点在所述目标物理机中分配；

判断模块，用于判断是否完成集群扩容；如果否，触发所述第二确定模块。

优选的，所述获得模块，包括：

第一确定单元，用于确定扩容前所述集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目；

获得单元，用于基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

优选的，所述获得单元，具体用于：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

优选的，所述第一确定模块，包括：

第二确定单元，用于基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

第三确定单元，用于将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

优选的，所述第三确定模块，具体用于：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示所述最大数目，N5表示所述目标数目，N6表示当前所述集群中主节点总数目。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，首先需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权，以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

另外，值得强调的是，对于现有的已经布置好的集群，如果该集群中已经存在：某一物理机中包含的主节点的数目过多，以致集群中除该物理机中的主节点外，其余的主节点数目占集群中主节点总数目的目标比例未达到上述预设比例的问题，可以通过本发明实施例提供的方案进行横向扩容，增加集群中主节点的总数目，以增加上述目标比例至不小于该预设比例的一个值，进而使得横向扩容后，集群中任一物理机出现故障以致该物理机包含的所有主节点宕机时，整个集群仍然可以正常工作，增强了集群的稳定性。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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为本发明实施例提供的一种集群扩容方法的第一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种集群扩容方法的第二种流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种集群扩容装置的第一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种集群扩容装置的第二种结构示意图。

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作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。

下面，首先对本申请文件中涉及到的技术术语进行简单介绍。

集群：集群是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器，对外提供统一的服务。

应该强调的是，本申请涉及的集群是一类无中心节点的集群，此类集群为了保证数据的高可用性，在集群中配置有主从模式，即：一个主节点对应一个或多个从节点，主节点提供数据存取，从节点则是从主节点拉取数据备份，当该主节点宕机后，就会从该主节点对应的从节点中选举一个从节点来作为新的主节点，从而保证集群不会挂掉，即保证此情况下整个集群仍然可以正常工作。

上述物理机是相对于虚拟机而言的对实体计算机的称呼。物理机提供给虚拟机以硬件环境，通过物理机和虚拟机的配合，一台计算机上可以安装上多个操作系统(一个外界操作系统和虚拟机中的数个操作系统)，并且几个操作系统间还可以实现通信，就像是有多台计算机一样。在本申请中，一台物理机中可以被分配有多个主节点。

下面以redis集群为例对集群配置的主从模式进行简单介绍。

在redis集群中，一旦某个主节点出现故障而无法正常工作，那么该主节点对应的其中一个从节点会被升级为新的主节点，而该主节点所对应的其他从节点则会开始对这个新的主节点中的数据进行复制。

升级为主节点的从节点首先由已下线主节点对应的所有从节点中自行选举产生，在现有技术中，需要保证该已下线主节点负责处理的哈希槽数量非空；另外，该选举出来的从节点的数据被认为是可靠的，也即是，主从节点之间的复制连接(replication link)的断线时长不能超过节点超时时限(node timeout)乘以REDIS_CLUSTER_SLAVE_VALIDITY_MULT常量得出的积。

如果一个选举出来的从节点满足了以上的两个条件，那么该选举出来的从节点将向集群中的其他主节点发送授权请求，询问它们，是否允许该选举出来的从节点升级为新的主节点。

接收到授权请求的主节点会判断是否具备条件：该选举出来的从节点对应的主节点已经下线；在该已下线主节点所对应的所有从节点中，该选举出来的从节点的节点ID(身份标识号)在排序中是最小的；以及该选举出来的从节点处于正常的运行状态，它没有被标记为FAIL状态(故障状态)，也没有被标记为PFAIL状态(可能存在故障的状态)。

如果当前已经具备上述三个条件，那么主节点将基于上述授权请求，向该选举出来的从节点返回FAILOVER_AUTH_GRANTED授权，同意该选举出来的从节点的升级请求。

在整个集群中，一旦该选举出来的从节点在给定的时限内得到预设比例的主节点的授权，就表明其已经具备升级为主节点的所有条件。它就会开始执行以下故障转移操作：

(1)通过PONG数据包告知其他节点，该选举出来的从节点现在是一个已升级的从节点(promoted slave)。

(2)接管(claiming)所有由已下线主节点负责处理的哈希槽。

(3)显式地向所有节点广播一个PONG数据包，加速其他节点识别这个节点的进度，而不是等待定时的PING/PONG数据包。

对于上述其他节点，所有的其他节点都会察觉到新的主节点的PROMOTED(升级)标志，然后对各自的配置进行相应的更新，例如，开始对新的主节点的数据进行复制。另外，所有被新的主节点接管的哈希槽会被相应更新；如果上述已下线的主节点重新回到上线状态，那么它也会察觉到该PROMOTED标志，并将自身调整为上述新的主节点的从节点。

在集群的生命周期中，如果一个带有PROMOTED标识的主节点因为某些原因转变成了从节点，那么该节点将丢失它所带有的PROMOTED标识。

例如，假设集群有D、E和F三个主节点，如果这三3个节点都没有对应的从节点，如果E挂掉了，那么整个集群也就不可用了。

所以在配置有主从模式的集群中，集群包含的主节点D、E、F，分别对应配置有从节点D1、E1、F1，如果E节点挂掉，那么E1节点会向集群中其他主节点发送授权请求，如果D、F节点均同意，假设此时要求的预设比例为0.5，而现在集群中三分之二的主节点授权从节点E1升级为主节点，则从节点E1升级为主节点以代替原主节点E，集群将会继续正确地提供服务。当E重新上线时，它就会变成E1的从节点。

下面从与现有技术进行对比的角度对本发明进行详细介绍。

现有技术中，基于openstack(一种开源的云计算管理平台项目)管理平台等云计算管理平台对集群进行横向扩容时，会根据各个物理机上的存储负载来确定新的主节点分配到哪台物理机上。换言之，集群进行横向扩容时，集群对应的物理机中，物理机的可用存储空间越大，就可能会有越多的主节点被分配到该物理机上。

例如，集群对应有12个主节点，这些主节点分配在5个物理机上，其中一个物理机Y中分配有4个主节点，其余每个物理机上分布着两个主节点，假设当前该物理机Y的可用存储空间20G，其余的四个物理机的可用存储空间均为5G，该集群中从节点升级为主节点需要一半以上的主节点的授权，即上述预设比例为0.5。

若此时需要在集群中增加5个存储空间为1G的主节点，显然的对于上述5个物理机，物理机Y的可用存储空间最大，其对应的存储负载较小，所以基于openstack(一种开源的云计算管理平台项目)管理平台等云计算管理平台增加主节点数量时，很有可能会将新增的5个主节点全部分配到物理机Y中，即，横向扩容后上述物理机Y中的主节点的数目增长到9个，集群中除物理机Y外的其它物理机所包含的主节点的总数目为8个。

当上述物理机Y出现故障而导致其上的所有主节点宕机后，宕机的主节点对应的从节点需要升级为主节点。显然的，该时刻有9个主节点宕机，可以向从节点提供授权的主节点的数目为8个，占集群中主节点的总数目为：8/17＝0.47＜0.5；所以上述宕机的主节点对应的从节点无法升级成为主节点，整个集群进入不可用的状态。

相对比而言，本发明实施例提供的方案中，首先需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机，且集群中其他主节点仍然可以正常工作时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

如上例，集群横向扩容后的主节点总数目为17个，上述预设比例为0.5，基于此，我们可以确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目为8个。利用本发明实施例提供的方案，在整个横向扩容结束后，物理机Y中包含的主节点数目最多可以增长到8个，即集群中除物理机Y外的其它物理机所包含的主节点的总数目为9个。

当上述物理机Y出现故障而导致其上的所有主节点宕机后，宕机的主节点对应的从节点需要升级为主节点。显然的，该时刻有8个主节点宕机，可以向从节点提供授权的主节点的数目为9个，占集群中主节点的总数目为：9/17＝0.53＞0.5；所以上述宕机的主节点对应的从节点可以升级成为主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

下面再通过具体实施例再对本发明进行具体介绍。

图1为本发明实施例提供的一种集群扩容方法的第一种流程示意图，该方法包括：

S101：获得扩容后主节点的目标数目。

在现有技术中，扩容后节点的目标数目可以直接为用户输入的，例如，集群当前的主节点的总数目为20个，用户通过管理平台输入指令：在集群中新增10个主节点，则此处该目标数目为30个。具体的，对于该目标数目的获得方法，本发明实施例在此不做限定。

S102：根据目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，上述预设比例为：集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例。

可以理解，为了避免单独一个物理机出现故障而导致的集群不可用问题，最主要的就是保证横向扩容后集群中的任意一个物理机出现故障，并导致该物理机上的所有主节点宕机后，集群中的依然可以正常工作的主节点的数目，占集群中主节点总数目的目标比例不小于上述预设比例，从另一角度看，可以控制扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，进而控制该目标比例。

在本发明的一个具体实现方式中，上述步骤根据目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目(S102)，可以为：

基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

应该强调的是，在本发明实施例中，该最大数目的取值可以为B，也可以为小于B的整数值，在实际的应用过程中，该最大数目的取值还应该参考当前时刻集群中主节点在各个物理机上的分布情况，以及各个物理机的负载情况。

例如，集群对应有5个物理机，当前的目标数目为18，该预设比例为0.6，则此时B的取值为7。

如果当前5个物理机中的主节点数目均为2，并且此时每个物理机中都有足够的可用存储空间，可以理解，扩容后必然存在其中包含的主节点数目大于等于4，比如说，扩容后5个物理机中的主节点数目分别为：4、4、4、3和3，或者4、4、4、4和2。所以此时的最大数目可以取4、5、6或7。

如果当前5个物理机中的主节点数目分别为3、2、2、2和1，并且5个物理机除物理机Y外都有足够的可用存储空间，当前该物理机Y中的主节点数目为1，并且物理机Y中没有足够的存储空间来建立新的主节点，即表示扩容后物理机Y中的主节点数目仍然为1。可以理解，扩容后必然存在其中包含的主节点数目大于等于5，比如说，扩容后5个物理机中的主节点数目分别为：5、5、4、3和1，或者5、4、4、4和1。所以此时的最大数目可以取5、6或7。

如果当前5个物理机中的主节点数目分别为7、1、1、1和0，可以理解，当前情况下，该最大数目只能取7。

再例如，集群对应有6个物理机，当前的目标数目为30，该预设比例为0.5，应当注意，此时的N2*(1-Th)＝15，所以此时B的取值为14。

如果当前6个物理机中的主节点数目均为3，并且此时每个物理机中都有足够的可用存储空间，可以理解，扩容后必然存在其中包含的主节点数目大于等于5，比如说，扩容后6个物理机中的主节点数目分别为：5、5、5、5、5和5，或者14、4、3、3、3和3。所以此时的最大数目可以取5～14中的任一整数。

如果当前6个物理机中的主节点数目均为3，并且6个物理机除物理机Y和Z外都有足够的可用存储空间，物理机Y中没有足够的存储空间来建立新的主节点，即表示扩容后物理机Y中的主节点数目仍然为3，物理机Z中的可用存储空间仅能支持新建1个主节点，即表示扩容后物理机Z包含的主节点数目最大可以为4。可以理解，扩容后必然存在其中包含的主节点数目大于等于6，比如说，扩容后6个物理机中的主节点数目分别为：6、6、6、5、4和3，或者14、5、4、4和3。所以此时的最大数目可以取6～14中的任一整数。

如果当前6个物理机中的主节点数目分别为14、1、1、1、1和0，可以理解，当前情况下，该最大数目只能取14。

S103：确定当前包含主节点的数目小于上述最大数目的物理机为目标物理机。

结合下文可以理解，此处确定的目标物理机为：在扩容过程中可以分配主节点的物理机；对于与目标物理机相对应的非目标物理机，即当前包含主节点的数目等于上述最大数目的物理机，如果在扩容的过程中，有主节点被分配到上述非目标物理机中，那么该非目标物理机中的主节点数目就会超过该最大数目，这显然是不合理的。

另外，应该强调，本发明实施例中，可以将所有的满足该预设条件的物理机确定为目标物理机，当然也可以根据实际应用或者需要将满足该预设条件的部分物理机确定为目标物理机；其中，该预设条件为物理机当前包含主节点的数目小于上述最大数目。

S104：基于第一物理机所包含主节点的第一数目与上述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机。

本发明实施例中，集群的横向扩容是分批次分配主节点的，可以理解，上述当前需要分配的主节点的第二数目可以是指，当前批次需要分配的主节点的数目。

在本发明实施例的一个优选实现方式中，上述基于第一物理机所包含主节点的第一数目与上述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目(S104)，可以为：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示上述最大数目，N5表示上述目标数目，N6表示当前集群中主节点总数目。

可以理解，N4-N3表示上述最大数目与上述第一数目的差值，X≤N4-N3的目的在于：避免在当前批次分配主节点的过程中，第二数目个主节点被全部分配到上述第一物理机中，而使得在当前批次的主节点分配结束后，该第一物理机中所包含的主节点数目大于上述最大数目。

例如，当前的第一数目(N3)为6，最大数目(N4)为9，假设当前批次确定的该第二数目为4，如果此批次4个主节点全部分配到该第一物理机中，在当前批次的主节点分配结束后，该第一物理机中所包含的主节点数目为10，大于上述最大数目。所以此处需要控制该第二数目的大小不大于该最大数目(N4)与第一数目(N3)的第一差值。

另外，N5-N6表示上述目标数目与当前集群中主节点总数目的差值，X≤N5-N6的目的在于：避免在当前批次的主节点分配结束后，集群中主节点总数目超过了上述目标数目。

例如，当前的第一数目(N3)为6，最大数目(N4)为9，该目标数目(N5)为20，当前集群中主节点总数目(N6)为19个，假设当前确定上述第二数目为2，在当前批次的主节点分配结束后，集群中主节点总数目为21个，已经超过了该目标数目，显然是不合理的。所以此处需要控制该第二数目的大小不大于该目标数目(N5)与当前集群中主节点总数目(N6)的第二差值。

综上所述，该第二数目的取值必须既不大于上述第一差值，也不大于上述第二差值，即不大于上述第一差值与第二差值之中的较小值。

应该强调的是，为了减少分配的批次，减轻系统的运行负担，优选的，可以选择第二数目的取值等于述第一差值与第二差值之中的较小值。例如，集群横向扩容需要新增8个主节点，假设每个批次中，X≤4，如果每次确定X的取值为2，那么需要分4个批次分配主节点，但是，如果每次确定X的取值为4，那么仅需要分两个批次分配主节点即可完成集群横向扩容。

S105：将第二数目个主节点在目标物理机中分配；

应该强调的是，该第二数目个主节点可以是在所有的目标物理机中进行分配，当然，也可以根据实际需要，选择一部分目标物理机来分配主节点。

S106：判断是否完成集群扩容；如果否，返回执行上述确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机(S103)。

在本发明实施例中，判断是否完成集群扩容的方式可以是：判断当前集群中主节点的总数目是否等于上述目标数目，如果等于，表示已经完成集群横向扩容，如果不等于，表示未完成集群横向扩容。

应该强调的是，返回执行上述确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机(S103)，表明每个批次的目标物理机需要重新确定，在当前批次，某一物理机被确定为一个目标物理机，但是在下一批次中，该物理机可能不会被确定为目标物理机。

例如，上述最大数目为10，当前批次物理机Z中包含的主节点数目为6，此时，物理机Z在当前批次中被确定为目标物理机，当前批次分配主节点后，物理机Z中包含的主节点数目增加为10个，显然的，在此后的主节点分配批次中，物理机Z不再会被确定为目标物理机。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，首先需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

可以理解，前述实施例中所涉及的第一数目以及第二数目，是为了方便说明具体操作而给定的名称，仅表示两个不同的数目而已。

类似的，前述实施例中第一物理机是为了方便说明具体操作而给定的名称，在实际应用中，根据业务需要，集群中的任意一个满足条件的物理机都有可能被确定为第一物理机。

本申请其他实施例中，也存在与前述类似的为了方便说明具体操作而给定名称的限定，其都是为了表述方便，并不是实质限定某个设备或网络仅具有什么功能。这里不再一一罗列。

下面通过一个实例对本发明实施例所提供的一种集群扩容方法的第一种流程进行简单介绍。

首先，当前集群中主节点的总数目为10个，集群的5个物理机a、b、c、d和e中包含的主节点的数目分别为3、2、2、2和1，预设比例为0.6。

假设当前接收到用户输入的指令：新增10个主节点，即表示，扩容后主节点的目标数目为20。

由于对应的N2*(1-Th)＝8，为整值，通过目标取值B的计算公式获得B的值为7个，将7确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

第一个主节点分配批次中，5个物理机分别包含的主节点数目均小于7，则确定该5个物理机为目标物理机。

通过整数X的取值公式确定X≤4，并确定4为当前需要分配的主节点的第二数目。

然后将4个主节点在上述5个物理机中进行分配。

本批次分批结束后，集群中主节点的总数目为14个，显然，集群的横向扩容还没有完成，所以进行第二个主节点分配批次。

假设第一个主节点分配批次完成后，5个物理机a、b、c、d和e中包含的主节点数目分别为7、2、2、2和1，则确定物理机b、c、d和e为目标物理机。

再次通过整数X的取值公式确定X≤5，并确定5为当前需要分配的主节点的第二数目。

然后将5个主节点在物理机b、c、d和e中进行分配。

本批次分批结束后，集群中主节点的总数目为19个，显然，集群的横向扩容依然还没有完成，所以进行第三个主节点分配批次。

假设第二个主节点分配批次完成后，5个物理机a、b、c、d和e中包含的主节点数目分别为7、7、2、2和1，则确定物理机c、d和e为目标物理机。

通过整数X的取值公式确定X≤1，并确定1为当前需要分配的主节点的第二数目。

然后将1个主节点在上述物理机c、d和e中进行分配。

本批次分批结束后，集群中主节点的总数目为20个，显然，集群的横向扩容已经完成。可以理解，即使第三批次分配的1个主节点被分配到物理机c、d和e中的任意一个物理机中，集群中也不会存在某个物理机中包含的主节点的数目超过7个。

在本发明的另一个具体实施例中，如图2所示的一种集群扩容方法的第二种流程示意图，与图1所示方法实施例相比，本实施例中前述获得扩容后主节点的目标数目(S101)，可以包括：

S1011：确定扩容前集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目。

与前述实施例不同的是，在本实施例中，扩容前的集群中已经存在目标问题：集群中的某一物理机W中包含主节点的数目过多，除物理机W外的所有物理机中所包含的主节点的总数目占集群主节点总数目的比例小于前述预设比例。

可以理解，在实际应用中，可以通过本实施例所提供的横向扩容方法解决现有的集群中存在的上述目标问题。

S1012：基于第三数目以及预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

在本实施例中，上述基于第三数目以及述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目(S1012)，可以包括：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

应该说明的是，为了避免集群中新增过多的主节点，最优的，可以将满足A的表达式的最小整数值确定为扩容后主节点的目标数目。

例如，在本实施例中，假设扩容前集群中主节点总数目为17，预设比例为0.45，物理机Z所包含主节点数目为10，即N1＝10，可以理解，横向扩容前，集群中除物理机Z外的其他物理机中所包含的主节点的数目占集群中主节点总数目的目标比例未达到预设比例。

此处，由于(N1/(1-Th))＝18.18，为非整值，则通过A的表达式确定A≥19。

当将整数值19确定为扩容后主节点的目标数目时，按照前述实施例中的方法进行横向扩容后，物理机Z始终不会被确定为目标物理机，即物理机Z不会在横向扩容的过程中被分配新的主节点，因而在横向扩容后，物理机Z所包含主节点数目仍然为10，横向扩容后，集群中除物理机Z外的其他物理机中所包含的主节点的数目增长为10，此时的目标比例超过了预设比例。

可以理解，还可以将20、21等大于19的整数值确定为上述目标数目，但是，主节点数目越多，整个集群系统需要配置的从节点的数目也就越多，而且所有的主节点占用的资源也就会越多，所以在此例中，优选将整数值19确定为该目标数目。

再例如，假设扩容前集群中主节点总数目为16，预设比例为0.5，物理机Z所包含主节点数目为10，即N1＝10，可以理解，横向扩容前，集群中除物理机Z外的其他物理机中所包含的主节点的数目占集群中主节点总数目的目标比例未达到预设比例。

此处，由于(N1/(1-Th))＝20，为非整值，则通过A的表达式确定A≥21，此时可将整数值21确定为扩容后主节点的目标数目。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

值得强调的是，对于现有的已经布置好的集群，如果该集群中已经存在：某一物理机中包含的主节点的数目过多，以致集群中除该物理机中的主节点外，其余的主节点数目占集群中主节点总数目的目标比例未达到上述预设比例的问题，可以通过本发明实施例提供的方案进行横向扩容，增加集群中主节点的总数目，以增加上述目标比例至不小于该预设比例的一个值，进而使得横向扩容后，集群中任一物理机出现故障以致该物理机包含的所有主节点宕机时，整个集群仍然可以正常工作，增强了集群的稳定性。

下面通过一个实例对本发明实施例所提供的一种集群扩容方法的第二种流程进行简单介绍。

假设当前存在一个集群，该集群中主节点的总数目为18个，集群的5个物理机a、b、c、d和e中包含的主节点的数目分别为11、2、2、2和1，预设比例为0.5。此时，上述目标比例为：7/18＝0.39，小于该预设比例。所以，可以对该集群进行横向扩容。

首先可以确定前述第三数目为11，然后通过A的表达式确定A≥23，直接将整数值23确定为该目标数目。

通过目标取值B的计算公式获得B的值为11个，此时，将整数值11确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

第一个主节点分配批次中，5个物理机a、b、c、d和e中包含的主节点数目分别为11、2、2、2和1，则确定物理机b、c、d和e为目标物理机。

通过整数X的取值公式确定X≤5，并确定5为当前需要分配的主节点的第二数目。

然后将5个主节点在物理机b、c、d和e中进行分配。

本批次分批结束后，集群中主节点的总数目为23个，显然，集群的横向扩容已经完成。可以理解，即使第一批次分配的5个主节点被全部分配到物理机b、c、d和e中的其中一个物理机中，集群中也不会存在某个物理机中包含的主节点的数目超过11个。

相应于图1所示的方法实施例，如图3所示的一种集群扩容装置的第一种结构示意图，该装置包括：

获得模块110，用于获得扩容后主节点的目标数目；

第一确定模块120，用于根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，所述预设比例为：所述集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例；

第二确定模块130，用于确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

第三确定模块140，用于基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机；

分配模块150，用于将所述第二数目个主节点在所述目标物理机中分配；

判断模块160，用于判断是否完成集群扩容；如果否，触发所述第二确定模块。

具体的，所述第一确定模块120，可以包括第二确定单元和第三确定单元(图中未示出)，其中：

第二确定单元，用于基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

第三确定单元，用于将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

具体的，所述第三确定模块140，可以用于：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示所述最大数目，N5表示所述目标数目，N6表示当前所述集群中主节点总数目。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，首先需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

在本发明的另一个具体实施例中，相应于图2所示方法实施例，如图4所示的一种集群扩容方法的第二种结构示意图，与图3所示装置实施例相比，所述获得模块110，包括：

第一确定单元1101，用于确定扩容前所述集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目。

获得单元1102，用于基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

具体的，所述获得单元，可以用于：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

由以上可见，本发明实施例提供的方案中，需要获得扩容后主节点的目标数目，再确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，接着循环地执行操作：确定当前包含主节点的数目小于该最大数目的物理机为目标物理机，以及确定当前批次需要分配的主节点的第二数目，然后将该第二数目个主节点分配到上述目标物理机中，直到集群的横向扩容完成。与现有技术相比，本发明实施例所提供的方案中，集群的横向扩容分批次完成，限制扩容后包含主节点数目最多的物理机中的主节点数目，保证在该物理机出现故障致使该物理机中的所有主节点宕机时，集群中的从节点仍然可以得到该时刻集群中超过预设比例的主节点的授权以升级成主节点，进而确保集群在此情况下仍然可以正常工作，即保证了在集群的可用性。

值得强调的是，对于现有的已经布置好的集群，如果该集群中已经存在：某一物理机中包含的主节点的数目过多，以致集群中除该物理机中的主节点外，其余的主节点数目占集群中主节点总数目的目标比例未达到上述预设比例的问题，可以通过本发明实施例提供的方案进行横向扩容，增加集群中主节点的总数目，以增加上述目标比例至不小于该预设比例的一个值，进而使得横向扩容后，集群中任一物理机出现故障以致该物理机包含的所有主节点宕机时，整个集群仍然可以正常工作，增强了集群的稳定性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集群扩容方法，其特征在于，所述方法包括：

获得扩容后主节点的目标数目；

根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，所述预设比例为：所述集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例；

确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机；

将所述第二数目个主节点在所述目标物理机中分配；

判断是否完成集群扩容；

如果否，返回执行所述确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

所述根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，包括：

基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得扩容后主节点的目标数目，包括：

确定扩容前所述集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目；

基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目，包括：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，包括：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示所述最大数目，N5表示所述目标数目，N6表示当前所述集群中主节点总数目。

5.一种集群扩容装置，其特征在于，所述装置包括：

获得模块，用于获得扩容后主节点的目标数目；

第一确定模块，用于根据所述目标数目和预设比例，确定扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目，其中，所述预设比例为：所述集群中从节点升级为主节点时，向从节点授权的主节点数目占主节点总数目的最小比例；

第二确定模块，用于确定当前包含主节点的数目小于所述最大数目的物理机为目标物理机；

第三确定模块，用于基于第一物理机所包含主节点的第一数目与所述最大数目，确定当前需要分配的主节点的第二数目，其中，所述第一物理机为：所述目标物理机中包含主节点数目最多的物理机；

分配模块，用于将所述第二数目个主节点在所述目标物理机中分配；

判断模块，用于判断是否完成集群扩容；如果否，触发所述第二确定模块；

所述第一确定模块，包括：

第二确定单元，用于基于以下表达式确定目标取值：

式中，B表示所述目标取值，N2表示所述目标数目，Th表示所述预设比例，Floor()表示向下取整函数；

第三确定单元，用于将不大于所述目标取值的整数确定为扩容后同一物理机所包含主节点的最大数目。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获得模块，包括：

第一确定单元，用于确定扩容前所述集群中包含主节点数目最多的物理机所包含主节点的第三数目；

获得单元，用于基于所述第三数目以及所述预设比例，获得扩容后主节点的目标数目。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获得单元，具体用于：

将满足以下表达式的任一整数A确定为扩容后主节点的目标数目：

其中，N1表示所述第三数目，Th表示所述预设比例，Ceiling()表示向上取整函数。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块，具体用于：

将满足以下表达式的任一整数X确定为当前需要分配的主节点的第二数目：

X≤min{N4-N3，N5-N6}；

其中，N3表示第一物理机所包含主节点的第一数目，N4表示所述最大数目，N5表示所述目标数目，N6表示当前所述集群中主节点总数目。

Images