CN110830582A - 一种基于服务器集群选主方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于服务器集群选主方法和装置，所述方法包括以下步骤：各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。上述方案通过在服务器上设计主机记录表的方式，实现多个节点的选主功能，使得集群选主操作更加高效便捷，有效降低了硬件成本。

Description

一种基于服务器集群选主方法和装置

技术领域

本发明涉及集群选主领域，特别涉及一种基于服务器集群选主方法和装置。

背景技术

在现有技术中，一个中间件架构服务在上线时需要具有容灾和负载均衡的能力，因而在设计时一般会采用集群的方式，具体则是通过多个节点组建一个分布式服务器集群，每个节点服务都可以对外提供服务，分摊压力构成负载均衡。

采用服务器集群的方式，一般需要有一个领导者(即主机)来负责写入数据，避免由于每个节点服务并发写入导致数据错乱的问题，因而就需要一种从多个节点服务中选择出一个作为领导者服务的方法。常见的分布式一致性集群选主方法有paxos和raft两种，这两种方式都是强一致性协议，要求集群各个节点互相连接进行选举产生一个领导者主机，通常采用的选主规则是少数服从多数的原则，例如在一个3节点组成的集群中，只要有2个节点同意就可以选出主机。

然而，目前市面上的业务服务种类和数量往往较多，如果对于每一个业务类别都按3个节点机器来组成集群，在硬件成本上将会是比较大的开支。此外，采用少数服从多数的选主规则，在各个节点的网络出现无法访问的情况时，会导致各节点重新进行选主，可能出现脑裂问题，即多个节点均被选为主机导致集群出现多个领导者。例如一个由5个节点组成的集群，其中2 个节点和另外3个节点网络断开无法访问时，两边都会进行重新选主，导致最终出现2个领导者节点，进而造成多点写入的问题，需要避免这种情况。这两种主流方法都是国外开源系统演化出来的算法实现。

发明内容

为此，需要提供一种基于服务器集群选主的技术方案，用以解决现有集群选主方式硬件成本高、不可靠等问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种基于服务器集群选主方法，所述方法包括以下步骤：

各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；

服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。

进一步地，所述主机记录表中记录有主机名称、主机存活时间和心跳时间；步骤“确认服务器中主机记录表中的当前主机信息是否有效”包括：

当确认当前查询时间与上一次主机存活时间的差值大于心跳时间时，判定服务器中主机记录表中的当前主机信息无效；否则认服务器中主机记录表中的当前主机信息有效。

进一步地，所述方法包括：

在查询到服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息有效时，判断当前主机是否为发起查询请求的节点本身，若是则继续将该节点设置为当前主机；否则更新该节点对应的主机信息。

进一步地，所述主机记录表中还记录有租期信息；所述选主请求包含有租期信息；所述方法包括：

服务器接收各节点选主请求，判断各选主请求对应的租期信息与当前服务器中主机记录表的租期信息是否一致，若是则执行所述选主请求，并将该选主请求对应的节点设置为当前主机，以及更新主机记录表的租期信息；否则拒绝所述选主请求。

进一步地，“选定其中一节点为当前主机”包括：选定服务器最先接收到的选主请求的节点为当前主机。

进一步地，所述方法包括：

当某一节点更新主机信息后，当其在接收到客户端发送的业务请求时，将所接收的业务请求转发至当前主机进行处理。

进一步地，所述服务器为数据库服务器。

发明人还提供了一种基于服务器集群选主装置，所述装置用于执行如前文所述的方法。

上述技术方案所述的基于服务器集群选主方法和装置，所述方法包括以下步骤：各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。上述方案通过在服务器上设计主机记录表的方式，实现多个节点的选主功能，使得集群选主操作更加高效便捷，有效降低了硬件成本。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图；

图2为本发明另一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图；

图3为本发明另一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图；

图4为本发明另一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图；

图5为本发明另一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

如图5所示，为本发明另一实施例涉及的基于服务器集群选主方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

首先进入步骤S501各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；

步骤S2后可以进入步骤S502服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。

各节点在启动过程中，先向服务器获取当前主机信息的状态，并判断主机记录表中记录的主机信息是否有效，是则对各节点的主机信息进行更新，即将各节点设置为备机，以使得在接收到业务请求时转发主机进行处理。当查询到集群对应的主机信息无效时，则可以向服务器发起选主请求，以避免集群处于无主状态，影响业务的处理。当有一个节点被选定为主机后，将更新主机记录表中的主机信息，以使得各节点获知新的主机信息并进行业务的转发处理。这样，通过服务器的一个主机记录表即可实现对集群内主机状态信息的监控，并且在主机处于无效状态时及时进行选主操作，使得业务的处理整体更加高效便捷。

在某些实施例中，所述主机记录表中记录有主机名称、主机存活时间和心跳时间；步骤“确认服务器中主机记录表中的当前主机信息是否有效”包括：确认当前查询时间与上一次主机存活时间的差值大于心跳时间时，判定服务器中主机记录表中的当前主机信息无效；否则认服务器中主机记录表中的当前主机信息有效。

优选的，在实际应用过程中，通过设计一个主机记录表tmaster，该表中包含了以下字段：集群ID、主机名称、主机存活时间、心跳时间。所述集群 ID用于识别一组服务器集群服务，不同的集群可以共用一个数据库服务器选主，即不同集群的主机信息可以记载于同一张主机记录表里。所述租期用于记录当前集群从初始阶段至当前时间点的选主次数。所述主机存活时是指成为主机的节点需要按照心跳时间实时更新存活时间。判断集群中的主机是否存活可以通过以下公式：当前时间-主机存活时间>心跳时间。若符合以上条件，则可以认定该主机信息是过期的，既当前集群内的主机处于无效状态，可以被其他节点抢占选主。所述主机存活时间是指截止至当前时间点主机最近一次发送心跳包时间的节点。所述心跳时间是指发送心跳包的时间间隔，每隔N秒刷新一次，N即为心跳时间。

为了使得多个节点请求选主时，各节点之间的请求处理互不冲突，所述主机记录表中还记录有租期信息；所述选主请求包含有租期信息；所述方法包括：服务器接收各节点选主请求，判断各选主请求对应的租期信息与当前服务器中主机记录表的租期信息是否一致，若是则执行所述选主请求，并将该选主请求对应的节点设置为当前主机，以及更新主机记录表的租期信息；否则拒绝所述选主请求。

在某些实施例中，所述方法包括：在查询到服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息有效时，判断当前主机是否为发起查询请求的节点本身，若是则继续将该节点设置为当前主机；否则更新该节点对应的主机信息。简言之，各节点后会先查询数据库服务器中中的主机记录表(如tmaster表)，以获知当前集群的主机信息是否存活，若当前集群的主机信息处于存活状态，且主机是自身节点则延续该节点为当前主机，若主机不是自身节点则更新主机信息，即将自身设置为备机并备注主机信息，以保证接收到业务请求时能够转发至主机进行处理。

在某些实施例中，“选定其中一节点为当前主机”包括：选定服务器最先接收到的选主请求的节点为当前主机。例如初始阶段某一集群的主机对应的租期信息为0,每次集群选主或者经过一次心跳时间所述租期信息的数值都会加1,租期信息随着时间的推移以及主机信息的不断刷新是在递增变化的。在选主过程中，各节点发送的选择请求中会携带当前主机的租期信息，假设各节点携带的租期信息均为1，此时主机记录表中存储的租期信息也为1，当某一节点的选主请求被执行后(即该节点被选为主机后)，此时主机记录表中的存储的租期信息更新为2，后续各节点的选主请求所携带的租期信息仍为1，与当前主机记录表中的租期信息不匹配，因而服务器在接收到后续各节点发送的选主请求时，会返回操作失败，从而有效避免了多个节点多主机选取的多次抢占。

在某些实施例中，所述方法包括：当某一节点更新主机信息后，当其在接收到客户端发送的业务请求时，将所接收的业务请求转发至当前主机进行处理。

在某些实施例中，所述服务器为数据库服务器。数据库服务器由运行在局域网中的一台/多台计算机和数据库管理系统软件共同构成，数据库服务器为客户应用程序提供数据服务。每一台计算机即为前文所述的节点。数据库服务器建立在数据库系统基础上，具有数据库系统的特性，且有其独特的—面。主要功能如下：数据库管理功能，包括系统配置与管理、数据存取与更新管理、数据完整性管理和数据安全性管理；数据库的查询和操纵功能，该功能包括数据库检索和修改；数据库维护功能，包括数据导入/导出管理，数据库结构维护、数据恢复功能和性能监测；数据库并行运行，由于在同一时间，访问数据库的用户不止一个，所以数据库服务器必须支持并行运行机制，处理多个事件的同时发生。

如图1和图2所示，各服务节点在启动时，会向服务器查询当前集群内的主机信息，若查询到的主机处于存活状态，则各节点向服务器发起选主请求。若查询到当前主机失效(即主机不是存活状态)的情况下，发起申请成为主机请求，当申请成功时则切换主机(即使能自身节点成为主机)，如果申请失败则结束选主，并更新当前主机信息。某一节点申请失败说明当前集群内的主机已被其他节点抢占，因而只需更新自身的主机信息为新的主机信息即可。

如图3所示，假设节点N准备申请主机，其发起选主请求时准备sql语句伪代码如下：Update tmaster set主机名称＝N、存活时间＝now()、租期＝K+1 where租期＝K。也就是申请主机时，需要同时更新租期和当前主机存活时间。这样等到某一节点主机申请成功之后，更新了主机存活时间，下次其他节点就发现主机没有过期，也就不会重新发起选主了。本申请利用开源数据库事务的特性，同时对一条记录进行插入或修改，以使得每次选主只能有一个语句被执行成功，执行成功的语句说明本次选主有效，对应的发起节点即被选为当前主机。

若某一节点的语句执行结果被返回为更新失败，有可能是因为数据库服务器中没有记录该节点或其他节点优先提交sql语句导致该节点的选主请求失败，为区分上述两者，在本实施方式中，会判断主机记录表中是否存在有新的主机信息记录，若存在记录说明其他节点选主申请成功，本次申请失败。如果不存在记录，则可以插入一个表记录，并将优先插入成功的节点成为主机节点。

如图4所示，节点通过数据库操作申请主机成功之后，就可以标记自己成为主机节点。接收客户端上来的请求服务，选主完成。在实际应用中，只靠一个数据库服务器完成选主可能出现脑裂问题，即原主机可能依然处于存活状态，只是在某个时间节点和数据库服务器断开连接了，其仍然可以接收来自客户端的请求，而此时如果其他节点误判当前集群内的主机失效就容易造成多个主机同时存在，形成前述所说的脑裂问题。因而在本实施方式中，需要增加一个选主认证因素，通过两个条件双重验证以避免上述问题的发生，具体则是在某一节点选主成功后，数据库服务器会连接到原来的主机节点以查询该节点的状态，如果数据库服务器查询到原来的主机处于无法响应状态，则会认为本次选主有效，否则应该放弃本次选主，避免出现两个主机对外服务的脑裂情况。

当其他节点申请主机失败后，则从数据库服务器中重新查询并更新主机信息，标记自己成为备机，并将自身连接到当前主机。当备机接收到客户端的请求时，会将该请求转发到主机进行处理，实现集群和负载均衡的能力。

以及发明人提供了一种基于服务器集群选主装置，所述装置用于执行如前文所述的方法。所述装置包括一个数据库服务器和多个服务节点，各节点服务以若干数量为单位形成一个或多个集群，每一集群内设置有一台主机，相同集群内的各服务节点根据如前所述的方法进行选主操作。

本发明提供了一种基于服务器集群选主方法和装置，所述方法包括以下步骤：各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。上述方案通过在服务器上设计主机记录表的方式，实现多个节点的选主功能，使得集群选主操作更加高效便捷，有效降低了硬件成本。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

各节点向服务器发起主机查询请求，确认服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息是否有效，若是则执行步骤S1：更新各节点对应的主机信息；否则执行步骤S2：向服务器发起选主请求；

服务器接收各节点选主请求，选定其中一节点为当前主机，并更新主机记录表。

2.如权利要求1所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述主机记录表中记录有主机名称、主机存活时间和心跳时间；步骤“确认服务器中主机记录表中的当前主机信息是否有效”包括：

当确认当前查询时间与上一次主机存活时间的差值大于心跳时间时，判定服务器中主机记录表中的当前主机信息无效；否则认服务器中主机记录表中的当前主机信息有效。

3.如权利要求1或2所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述方法包括：

在查询到服务器中存储的主机记录表中的当前主机信息有效时，判断当前主机是否为发起查询请求的节点本身，若是则继续将该节点设置为当前主机；否则更新该节点对应的主机信息。

4.如权利要求1或2所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述主机记录表中还记录有租期信息；所述选主请求包含有租期信息；所述方法包括：

服务器接收各节点选主请求，判断各选主请求对应的租期信息与当前服务器中主机记录表的租期信息是否一致，若是则执行所述选主请求，并将该选主请求对应的节点设置为当前主机，以及更新主机记录表的租期信息；否则拒绝所述选主请求。

5.如权利要求1所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，“选定其中一节点为当前主机”包括：选定服务器最先接收到的选主请求的节点为当前主机。

6.如权利要求1所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述方法包括：

当某一节点更新主机信息后，当其在接收到客户端发送的业务请求时，将所接收的业务请求转发至当前主机进行处理。

7.如权利要求1所述的基于服务器集群选主方法，其特征在于，所述服务器为数据库服务器。

8.一种基于服务器集群选主装置，其特征在于，所述装置用于执行如权利要求1至7任一项所述的方法。

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