CN110489491B - 一种适用于a/b网双集群的全量数据同步装置 - Google Patents

一种适用于a/b网双集群的全量数据同步装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及集群技术领域，更具体的说，涉及一种适用于A/B网双集群的全量数据同步装置。该全量数据同步装置，一端连接第一分布式服务集群，一端连接第二分布式服务集群：读取第一分布式服务集群中的数据，与第二分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第二分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第二分布式服务集群；读取第二分布式服务集群中的数据，与第一分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第一分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第一分布式服务集群。本发明解决了两个独立分布式服务集群之间的数据不一致问题，满足了传统轨道交通行业在A/B网冗余架构下对双集群的可靠性要求。

Description

一种适用于A/B网双集群的全量数据同步装置
技术领域
本发明涉及集群技术领域，更具体的说，涉及一种适用于A/B网双集群的全量数据同步装置。
背景技术
目前轨道交通运行过程中，对列车的监视和控制至关重要，所以在轨道交通信号系统的开发过程中进行了诸多可靠性设计。在城市轨道交通信号系统中，ATS系统(Automatic Train Supervision，列车自动监控系统)作为信号的监督和控制端，是调度员最为直接和方便的操作工具，其重要性不言而喻。
目前国内绝大部分ATS系统采用了A/B网的架构要求。所谓A/B网的架构要求是指OCC(operating control center，运行控制中心)双主机(主备)的冗余部署策略。OCC，(单条线路)运行控制中心，是一线一中心的管理模式。所谓双机冗余策略，是指系统中存在有应用服务器A和应用服务器B，其中一个为主机一个为备机，由主机实时同步数据给备机，当主机故障或者被关闭的情况下，备机自动升级为主机，当原主机修复并重新启动后将自动升级为备用机，这套经典的冗余策略能保证ATS功能不会因为其中某一台服务器宕机而使主要功能失效。
上述方案中，作为底层的数据同步功能显得更为重要，应用服务器A和应用服务器B之间的数据同步必须做到实时性。
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。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。
ZooKeeper是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。
ZooKeeper集群可以应用于ATS系统中，作为应用服务器工作。由于ZooKeeper本身原因，ZooKeeper集群仅支持单网(A网或B网)工作，为了满足在轨道交通行业对A/B网冗余的架构要求，必须建立两个独立的ZooKeeper集群，A网为一个集群(或者B网为一个集群)，集群之间由于A/B网隔离互不通信，集群客户端实时读/写两个集群的数据。若由于网络或者其它原因导致一个集群写入成功另一个集群写入失败，那么就会出现两个集群数据的不一致性，进而影响整个系统的功能。
为了满足传统A/B网的冗余架构，必须在两个独立ZooKeeper集群进行数据同步。
现有的技术方案中，可以通过改造ZooKeeper底层协议支持A/B网的架构要求，通过协议自身内部实现数据的一致性，但ZooKeeper开源特性将导致版本的维护性差，且改造量也比较大。
因此，目前并没有一种装置能解决两个独立ZooKeeper集群之间的数据同步问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双集群全量数据同步装置，解决两个独立ZooKeeper集群之间的数据同步问题，提高ZooKeeper集群的数据可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种全量数据同步装置，一端连接第一分布式服务集群，一端连接第二分布式服务集群：
所述全量数据同步装置读取第一分布式服务集群中的数据，与第二分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第二分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第二分布式服务集群；
所述全量数据同步装置读取第二分布式服务集群中的数据，与第一分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第一分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第一分布式服务集群。
在一实施例中，所述数据以时间戳最大为最新数据。
在一实施例中，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群，数据存储以分布式服务节点为单位，每个分布式服务节点具有唯一可识别的名称。
在一实施例中，所述全量数据同步装置周期遍历的从第一分布式服务集群和第二分布式服务集群中读取数据，并进行数据比对，所读取的数据以每个分布式服务节点为单位进行存储。
在一实施例中，所述分布式服务节点包括：节点名称，数据值和时间戳，其中时间戳为该节点的数据值对应的时间戳。
在一实施例中，所述全量数据同步装置，对第一分布式服务集群和第二分布式服务集群中相同节点名称的数据进行数据比对：
判断该节点对应的第一分布式服务集群和第二分布式服务集群的数据值是否相同；
如果相同则不做任何处理，如果不同，则进一步比对时间戳；
判断该节点对应的第一分布式服务集群和第二分布式服务集群的时间戳的大小；
如果第一分布式服务集群的时间戳大于第二分布式服务集群的时间戳，则第二分布式服务集群的数据值被覆盖为第一分布式服务集群的数据值；
如果第二分布式服务集群的时间戳大于第一分布式服务集群的时间戳，则第一分布式服务集群的数据值被覆盖为第二分布式服务集群的数据值。
在一实施例中，在比对时间戳步骤中，如果第一分布式服务集群的时间戳等于第二分布式服务集群的时间戳，则输出提示，等待输入指令进行操作。
在一实施例中，所述数据包括配置文件、内存数据、数据库数据。
在一实施例中，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群由一台领导者服务器和若干台跟随者服务器组成，用户通过分布式服务客户端与第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群进行交互，
所述跟随者服务器，提供所有的读操作，并且将结果返回分布式服务客户端；
所述领导者服务器，提供所有的写操作，并且将写入的数据复制到集群中其他的跟随者服务器中，更新系统的状态。
在一实施例中，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群将全量数据存储在内存和文件中。
本发明解决了两个独立ZooKeeper集群之间的数据不一致问题，提高了ZooKeeper集群的数据可靠性，当其中一个集群不可访问时，可通过另一个集群获取相同的数据，同时满足了传统轨道交通行业对A/B冗余网架构下对双集群的可靠性要求。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本发明一实施例的全量数据同步装置连接示意图；
图2揭示了根据本发明一实施例的全量数据同步装置工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
本发明的目的在于通过采用一种全量数据同步装置解决双网环境下两个独立的分布式服务集群数据不一致性的问题，提高数据的可靠性。
分布式服务集群是指使用ZooKeeper软件的ZooKeeper集群。双网环境下的ZooKeeper集群是指采用两个独立的ZooKeeper集群来实现A网和B网中的ATS系统功能。双网环境即为A/B网的冗余架构。
图1揭示了根据本发明一实施例的全量数据同步装置连接示意图。在图1所示的实施例中，实现A网的ATS系统功能的ZooKeeper集群为ZK集群1，实现B网的ATS系统功能的ZooKeeper集群为ZK集群2。
在图1所示的实施例中，ZooKeeper集群是由一台领导者服务器和若干台跟随者服务器构成。用户通过ZooKeeper客户端与ZooKeeper集群建立会话之后，就可以通过客户端与ZooKeeper集群进行交互。
所述跟随者服务器，提供所有的读操作，并且将结果返回客户端；
所述领导者服务器，提供所有的写操作，并且将写入的数据复制到ZooKeeper集群中其他的跟随者服务器中，更新系统的状态。
当ZooKeeper集群中的某个ZooKeeper客户端对数据进行修改时，领导者服务器会将修改后的数据同步到ZooKeeper集群中所有的服务器上，这样就能够让ZooKeeper集群上的所有客户端都能够看到修改后的数据。
当领导者服务器由于故障无法访问时，剩下的所有跟随者服务器就开始进行领导者的选举。通过选举算法，最终由一台原本是跟随者的服务器升级为领导者。当原来的领导者服务器一旦被恢复，它就只能作为跟随者服务器，并在下一次选举中争夺领导者的位置。
ZooKeeper集群在内部领导者服务器和跟随者服务器之间能做到数据同步，然而，对于两个独立的ZooKeeper集群，ZooKeeper底层协议并不支持两个独立的ZooKeeper集群之间进行数据同步。
本发明采用的技术方案是，在两个独立的ZooKeeper集群之间建立全量数据同步装置，解决两个独立集群数据不一致性，提高数据的可靠性。
在图1所示的实施例中，全量数据同步装置3为双网环境下的ZK集群1和ZK集群2的数据一致性而设计。全量数据同步装置3一端连接ZK集群1，另一端连接ZK集群2，对双网环境下的两个ZooKeeper集群进行数据同步。
在图1所示的实施例中，全量数据同步装置3是一个数据比对组件，通过以下步骤实现数据同步功能：
读取ZK集群1中的数据，所述数据包括配置文件、内存数据、数据库数据等数据，与ZK集群2中对应的数据进行比对，若该数据在ZK集群2中不存在或不是最新数据，将数据写入ZK集群2，ZK集群2对应的数据被覆盖。
读取ZK集群2中的数据，所述数据包括配置文件、内存数据、数据库数据等数据，与ZK集群1中对应的数据进行比对，若该数据在ZK集群1中不存在不是最新数据，将数据写入ZK集群1，ZK集群1对应的数据被覆盖。
所述数据以时间戳最大为最新数据，否则不予覆盖。
可选的，该全量数据同步装置以硬件或软件程序的方式实现。
ZK集群1和ZK集群2均为ZooKeeper集群。所述ZooKeeper集群是一个分布式小文件系统，通过选举算法和集群复制可以避免单点故障。
分布式服务集群的数据以每个分布式服务节点为单位进行存储。分布式服务节点包括：节点名称、数据值和时间戳，其中时间戳为该节点的数据值对应的时间戳。图1所示的实施例中，分布式服务节点是指ZooKeeper节点。
ZooKeeper集群，向用户提供数据存储服务，数据存储是以ZooKeeper节点(znodes，数据节点)为单位的，每个节点都有名称而且可以存放数据，这些节点按照层次结构组成类似于文件系统的名称空间。
其数据模型类似于一个文件系统，而znodes之前的层级关系就像文件系统的目录结构一样，不过ZooKeeper集群将全量数据存储在内存和文件中，并且通过自动设定响应节点，以此来降低选举耗时，提高服务器吞吐量，减少延迟。
由于是文件系统，所以即使所有的ZooKeeper节点全部挂掉，数据也不会丢失，重启服务器之后，数据即可恢复。
在图1所示的实施例中，全量数据同步装置3从ZK集群1和ZK集群2中读取的数据，数据以每个ZooKeeper节点为单位，进行数据比对。数据结构采用Key+Value的形式。
全量数据同步装置3周期遍历的读取双网环境下的ZK集群1和ZK集群2中所有ZooKeeper节点的数据，并对每个节点的数据值进行比较。
ZooKeeper节点的数据结构为Key＝(Value，time)，Key为该节点的名称，每个节点的Key值不同，Value为该节点的数据值，包括配置文件、内存数据、数据库数据等数据，time为该节点的Value数据值对应的时间戳。
图2揭示了根据本发明一实施例的全量数据同步装置工作流程示意图，下面以ZK集群1和ZK集群2两个集群的同一节点的数据值为例，结合图2，进一步说明全量数据同步装置3的数据同步工作过程。
ZK集群1和ZK集群2都分别存储节点Key＝(Value1，time1)，Key＝(Value2，time2)数据，其中，Key为该节点的名称，Value1为ZK集群1该节点的数据值，time1为ZK集群1该节点的时间戳，Value2为ZK集群2该节点的数据值，time2为ZK集群2该节点的时间戳。Key必须是相同的，由应用层保证。
首先，判断Value1和Value2的数值。
若Value1＝Value2，即Value1、Value2值相同，则全量数据同步装置不做任何处理；
若Value1！＝Value2，即Value1、Value2值不相同，需要重新写入时间戳最新的数据；
进一步，判断time1和time2的数值。
若time1>time2，则ZK集群1的Value1数据为最新的可靠数据，全量数据同步装置启动写功能，重新写入ZK集群2的数据值，Value2被覆盖为Value1的值；
若time1＜time2，则ZK集群2的Value2数据为最新的可靠数据，全量数据同步装置启动写功能，重新写入ZK集群1的数据值，Value1被覆盖为Value2的值。
若time1＝time2，则输出提示，等待输入指令进行操作。可选的，输入指令操作为人工介入操作。
由于time是以毫秒为单位，且两个集群共享同一个时钟源，所以Value不同但time相同发生的概率是几乎不可能，若确实发生，可以选择，输出提示人工进行处理。
本发明解决了两个独立ZooKeeper集群之间的数据不一致问题，提高了ZooKeeper集群的数据可靠性，当其中一个集群不可访问时，可通过另一个集群获取相同的数据，同时满足了传统轨道交通行业对A/B网冗余架构下对双集群的可靠性要求。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种全量数据同步装置，其特征在于，一端连接第一分布式服务集群，一端连接第二分布式服务集群：
所述全量数据同步装置读取第一分布式服务集群中的数据，与第二分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第二分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第二分布式服务集群；
所述全量数据同步装置读取第二分布式服务集群中的数据，与第一分布式服务集群中对应的数据进行比对，若该数据在第一分布式服务集群中不存在或不是最新数据，则将该数据写入第一分布式服务集群；
其中，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群，数据存储以分布式服务节点为单位，每个分布式服务节点具有唯一可识别的名称，所述分布式服务节点是指ZooKeeper节点。
2.根据权利要求1所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述数据以时间戳最大为最新数据。
3.根据权利要求1所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述全量数据同步装置周期遍历的从第一分布式服务集群和第二分布式服务集群中读取数据，并进行数据比对，所读取的数据以每个分布式服务节点为单位进行存储。
4.根据权利要求3所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述分布式服务节点包括：节点名称，数据值和时间戳，其中时间戳为该节点的数据值对应的时间戳。
5.根据权利要求4所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述全量数据同步装置，对第一分布式服务集群和第二分布式服务集群中相同节点名称的数据进行数据比对：
判断该节点对应的第一分布式服务集群和第二分布式服务集群的数据值是否相同；
如果相同则不做任何处理，如果不同，则进一步比对时间戳；
判断该节点对应的第一分布式服务集群和第二分布式服务集群的时间戳的大小；
如果第一分布式服务集群的时间戳大于第二分布式服务集群的时间戳，则第二分布式服务集群的数据值被覆盖为第一分布式服务集群的数据值；
如果第二分布式服务集群的时间戳大于第一分布式服务集群的时间戳，则第一分布式服务集群的数据值被覆盖为第二分布式服务集群的数据值。
6.根据权利要求5所述的全量数据同步装置，其特征在于，在比对时间戳步骤中，如果第一分布式服务集群的时间戳等于第二分布式服务集群的时间戳，则输出提示，等待输入指令进行操作。
7.根据权利要求1所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述数据包括配置文件、内存数据、数据库数据。
8.根据权利要求1所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群由一台领导者服务器和若干台跟随者服务器组成，用户通过分布式服务客户端与第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群进行交互，
所述跟随者服务器，提供所有的读操作，并且将结果返回分布式服务客户端；
所述领导者服务器，提供所有的写操作，并且将写入的数据复制到集群中其他的跟随者服务器中，更新系统的状态。
9.根据权利要求1所述的全量数据同步装置，其特征在于，所述第一分布式服务集群和/或第二分布式服务集群将全量数据存储在内存和文件中。
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