CN110908723A - 操作系统的主备切换方法、装置及相关设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提出一种操作系统的主备切换方法、装置及相关设备，涉及计算机技术领域。该方法应用于集群的备节点，集群还包括与备节点通信的主节点，主节点、备节点上分别配置有iSCSI主目标器、iSCSI备目标器，iSCSI主目标器及iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，并在主节点发生故障时，自动切换为新的主节点。由于是在与服务器通信的集群上安装操作系统，从而避免了硬件的过多投入；同时，在主节点发生故障时自动切换为新的主节点，使得服务器可直接访问iSCSI备目标器上存储的系统文件，保证了操作系统的正常运行，使得操作系统具备高可用性。

Description

操作系统的主备切换方法、装置及相关设备

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种操作系统的主备切换方法、装置及相关设备。

背景技术

用户在购买服务器后，需要安装相应的操作系统，用以部署自身的相关业务。但是如果用户安装操作系统的硬盘因为读写次数过多而发生故障，则会导致主要业务的长时间中断。

现有技术中，可以使用将磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Drives，RAID)作为系统盘的办法来解决上述问题。但这种方式虽然能保证在一块硬盘发生故障时业务能正常运行，但是却增加了相应的硬件投入，而且无法解决因为服务器的控制卡发生故障而导致的操作系统崩溃。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提供一种操作系统的主备切换方法、装置及相关设备。

为了实现上述目的，本公开实施例采用的技术方案如下：

第一方面，实施例提供一种操作系统的主备切换方法，应用于集群的备节点，所述集群还包括与所述备节点通信的主节点，所述主节点上配置有iSCSI主目标器，所述备节点上配置有iSCSI备目标器，所述iSCSI主目标器及所述iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，所述服务器与所述主节点通信，所述操作系统的主备切换方法包括：

检测所述主节点是否发生故障；

当所述主节点发生故障时，自动切换为新的主节点，以使所述服务器访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件。

第二方面，实施例提供一种操作系统的主备切换装置，应用于集群的备节点，所述集群还包括与所述备节点通信的主节点，所述主节点上配置有iSCSI主目标器，所述备节点上配置有iSCSI备目标器，所述iSCSI主目标器及所述iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，所述服务器与所述主节点通信，所述操作系统的主备切换装置包括：

故障检测模块，用于检测所述主节点是否发生故障；

主备切换模块，用于当所述主节点发生故障时，自动切换为新的主节点，以使所述服务器访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件。

第三方面，实施例提供一种存储节点，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现前述实施方式任一所述的操作系统的主备切换方法。

第四方面，实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施方式中任一项所述的操作系统的主备切换方法。

本公开实施例提供的操作系统的主备切换方法、装置及相关设备，应用于集群的备节点，集群还包括与备节点通信的主节点，主节点上配置有iSCSI主目标器，备节点上配置有iSCSI备目标器，iSCSI主目标器及iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，服务器与主节点通信，该备节点用于在主节点发生故障时，自动切换为新的主节点。由于是在与服务器通信的集群上安装操作系统，从而避免了硬件的过多投入；同时，在主节点发生故障时自动切换为新的主节点，使得服务器可直接访问iSCSI备目标器上存储的系统文件，保证了操作系统的正常运行，使得操作系统具备高可用性。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本公开提供的一种服务器与集群的交互示意图。

图2为本公开提供的存储节点的方框示意图。

图3为本公开提供的操作系统的主备切换方法的流程图。

图4为图3中S301的具体流程图。

图5为本公开提供的实现高可用操作系统进一步的方法的流程图。

图6为本公开提供的操作系统的主备切换装置的功能模块图。

图标：100-集群；110-主节点；112-iSCSI主目标器；120-备节点；122-iSCSI备目标器；200-服务器；300-存储节点；310-存储器；320-处理器；330-通信模块；400-操作系统的主备切换装置；410-故障检测模块；420-主备切换模块；430-指令接收模块；440-文件更新模块。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，术语“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。

请参阅图1，为本公开提供的一种服务器200与集群100的交互示意图。其中，该集群100包括相互通信的主节点110及备节点120。集群100与服务器200进行通信。

其中，主节点110为集群100中与服务器200进行通信的节点。

在一种可选的实施方式中，服务器200可以通过该主节点110的IP地址与主节点110进行通信。

在另一种可选的实施方式中，主节点110预先绑定有虚拟IP地址，从而该服务器200可通过该虚拟IP地址与主节点110进行通信。

此外，主节点110上配置有iSCSI(Internet Small Computer System Interface，因特网小型计算机系统接口)主目标器112，用于存储服务器200的操作系统文件。

备节点120作为主节点110的备用节点，其只有在主节点110故障时才会启动以切换为新的主节点。同时，备节点120上配置有iSCSI备目标器122，用于存储服务器200的操作系统文件。

在一种可选的实施方式中，用户可以在主节点110上创建一个空文件，再利用安全外壳协议(Secure Shell，SSH)将该空文件配置成为iSCSI主目标器112；同时，利用相同的方法在备节点120上配置iSCSI备目标器122。

在另一种可选的实施方式中，主节点110与备节点120之间可以实时同步数据。从而，用户在主节点110上创建一个空文件时，主节点110会将该创建空文件的操作同步至备节点120，从而备节点120也会创建一个同样的空文件。此时，用户再利用SSH将主、备节点上的空文件分别配置为iSCSI主目标器112、iSCSI备目标器122。

需要说明的是，该主节点110与备节点120既可以为物理主机，也可以为虚拟机，在此不做具体限定。

其中，服务器200上设置有支持iSCSI的网卡。从而，通过在该网卡上配置主节点110的访问参数(如虚拟IP地址或主节点110的IP地址、端口号、iSCSI主目标器112的名称等)，服务器200便可访问iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件，以实现远程启动操作系统或是其他对操作系统的操作。

请参照图2，是存储节点300的方框示意图。所述存储节点300包括存储器310、处理器320及通信模块330。所述存储器310、处理器320以及通信模块330各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。

其中，存储器310用于存储程序或者数据。所述存储器310可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器320用于读/写存储器310中存储的数据或程序，并执行相应地功能。

通信模块330用于通过所述网络建立所述存储节点300与其它通信终端之间的通信连接，并用于通过所述网络收发数据。

此外，图1中的主节点110及备节点120均可采用如图2所示的结构示意图实现，或者以虚拟机的形式搭载于如图2所示的存储节点300上。

应当理解的是，图2所示的结构仅为存储节点300的结构示意图，所述存储节点300还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

第一实施例

本公开提供了一种操作系统的主备切换方法，应用于图1中的备节点120，用于提高操作系统的可用性。请参阅图3，为本公开提供的操作系统的主备切换方法的流程图。该操作系统的主备切换方法包括：

S301，检测主节点110是否发生故障。

其中，主节点110为集群100中与服务器200进行通信的节点。集群100中虽然包括多个节点，但只有主节点110才能为服务器200提供数据以及接收服务器200的访问请求，其他备节点120作为主节点110的备用节点，只有在主节点110发生故障时才会被启动以替代主节点110。

而一旦主节点110故障，就可能造成操作系统不可用，从而导致服务器200的业务中断，因此需要实时检测主节点110是否发生故障，以避免发生上述问题。请参阅图4，为S301的具体流程图。该S301包括：

S3011，检测是否接收到主节点110发送的心跳信息。

在正常情况下，主节点110会向备节点120发送心跳信息，以表明主节点110自身的运行状态良好。因此，备节点120通过检测是否接收到主节点110发送的心跳信息，可以确定主节点110是否发生故障。

在一种可选的实施方式中，主节点110及备节点120上均安装有Corosync组件，主节点110及备节点120之间可通过Corosync组件实现心跳信息的传输。

S3012，若在预设时间内未接收到主节点110发送的心跳信息，判定主节点110发生故障。

一旦备节点120未在预设时间内接收到主节点110发送的心跳信息，则表明主节点110可能宕机或重启，从而判定主节点110发生故障。

S302，当主节点110发生故障时，自动切换为新的主节点，以使服务器200通过访问iSCSI备目标器122上存储的系统文件。

当主节点110故障时，服务器200便无法访问iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件，这可能会导致操作系统不能正常运行，进而造成服务器200的业务中断。因此，此时备节点120立刻自动切换为新的主节点，以代替原本的主节点110与服务器200通信。

在一种可选的实施方式中，当主节点110故障时，备节点120可建立自身与虚拟IP地址的绑定关系以自动切换为新的主节点，以使服务器200通过虚拟IP地址访问iSCSI备目标器122上存储的系统文件。

也即，虽然在主节点110故障时，服务器200无法通过该虚拟IP地址访问iSCSI主目标器112上存储的系统文件；但此时备节点120立刻将自身与虚拟IP地址绑定，并向路由器传输更新后的地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)缓存，使得服务器200通过该虚拟IP地址访问iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件。这对于服务器200而言，服务器200一直是对虚拟IP地址发起访问请求，并不能得知自己访问的操作系统文件已经由iSCSI主目标器112上存储的系统文件切换为iSCSI备目标器122上存储的系统文件，从而对于服务器200而言操作系统一直处于正常状态，使得服务器200保持为其他终端提供服务的状态，实现了操作系统的高可用性。

在一种可选的实施方式中，为了防止主节点110恢复以后，两个节点同时绑定一个虚拟IP地址导致的服务器200访问错误。备节点120可以在建立与虚拟IP地址的绑定关系的同时，解除主节点110与虚拟IP地址的绑定关系。进而，即使在主节点110故障恢复以后，由于此时虚拟IP地址仅与备节点120绑定，服务器200仍然能正常访问iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件。

在另一种可选的实施方式中，当主节点110故障时，备节点120可自动切换为新的主节点并将自身的IP地址发送至服务器200，使得服务器200根据该IP地址访问iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件。

上述步骤虽然能够实现主备切换，在主节点110故障时由备节点120接收服务器200的访问请求，使得服务器200访问iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件。然而，若iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件与iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件不一致，也可能会导致进行主备切换后的操作系统崩溃。因此，请参阅图5，在S302之前，该操作系统的主备切换方法还包括：

S303，接收主节点110同步的操作指令。

其中，操作指令为服务器200发送的。该操作指令用于对iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件进行增加、删除或修改等操作。

主节点110接收到服务器200发送的操作指令时，主节点110便会响应该操作指令而对iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件进行增加、删除或修改等操作，进而使得iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件发生变化。

因此，为了保证iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件与iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件一致，在主节点110接收到服务器200发送的操作指令时，便将该操作指令同步至备节点120。

S304，响应操作指令对iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件进行更新，以使iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件与iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件同步。

备节点120接收到该操作指令后，便对iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件进行增加、删除或修改等操作，也即响应该操作指令对iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件进行更新，从而使得iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件与iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件保持一致，保证在主节点110故障后，由备节点120切换为新的主节点，操作系统也能正常运行，服务器200的业务不会被中断。

例如，该操作指令用于指示主节点110删除iSCSI主目标器112上的目标数据，则主节点110将该操作指令同步至备节点120后，备节点120也会删除iSCSI备目标器122上的目标数据。

为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出一种操作系统的主备切换装置400的实现方式，可选地，该操作系统的主备切换装置400可以采用上述图2所示的存储节点300的器件结构。

进一步地，请参阅图6，图6为本公开实施例提供的一种操作系统的主备切换装置400的功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的操作系统的主备切换装置400，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该操作系统的主备切换装置400包括：故障检测模块410、主备切换模块420、指令接收模块430以及文件更新模块440。

其中，故障检测模块410用于检测主节点110是否发生故障。

具体地，故障检测模块410用于检测是否接收到主节点110发送的心跳信息，以及用于若在预设时间内未接收到主节点110发送的心跳信息，判定主节点110发生故障。

可以理解地，在一种可选的实施方式中，该故障检测模块410可用于执行S301、S3011及S3012。

主备切换模块420用于当主节点110发生故障时，自动切换为新的主节点，以使服务器200访问iSCSI备目标器122上存储的系统文件。

可以理解地，在一种可选的实施方式中，该主备切换模块420可用于执行S302。

指令接收模块430用于接收主节点110同步的操作指令。

可以理解地，在一种可选的实施方式中，该指令接收模块430可用于执行S303。

文件更新模块440用于响应操作指令对iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件进行更新，以使iSCSI备目标器122上存储的操作系统文件与iSCSI主目标器112上存储的操作系统文件同步。

可以理解地，在一种可选的实施方式中，该文件更新模块440可用于执行S304。

可选地，上述模块可以软件或固件(Firmware)的形式存储于图2所示的存储器310中或固化于该存储节点300的操作系统(Operating System，OS)中，并可由图2中的处理器320执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器310中。

综上所述，本公开实施例提供的操作系统的主备切换方法、装置及相关设备，应用于集群的备节点，集群还包括与备节点通信的主节点，主节点上配置有iSCSI主目标器，备节点上配置有iSCSI备目标器，iSCSI主目标器及iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，服务器与主节点通信，该备节点用于在主节点发生故障时，自动切换为新的主节点。由于是在与服务器通信的集群上安装操作系统，从而避免了硬件的过多投入；同时，在主节点发生故障时自动切换为新的主节点，使得服务器可直接访问iSCSI备目标器上存储的系统文件，保证了操作系统的正常运行，使得操作系统具备高可用性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种操作系统的主备切换方法，其特征在于，应用于集群的备节点，所述集群还包括与所述备节点通信的主节点，所述主节点上配置有iSCSI主目标器，所述备节点上配置有iSCSI备目标器，所述iSCSI主目标器及所述iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，所述服务器与所述主节点通信，所述操作系统的主备切换方法包括：

检测所述主节点是否发生故障；

当所述主节点发生故障时，自动切换为新的主节点，以使所述服务器访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件。

2.根据权利要求1所述的操作系统的主备切换方法，其特征在于，所述自动切换为主节点的步骤包括：

建立与预设定的虚拟IP地址的绑定关系以切换为新的主节点，以使所述服务器通过所述虚拟IP地址访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件，其中，所述预设定的虚拟IP地址为所述主节点绑定的虚拟IP地址。

3.根据权利要求1所述的操作系统的主备切换方法，其特征在于，所述检测所述主节点是否发生故障的步骤包括：

检测是否接收到所述主节点发送的心跳信息；

若在预设时间内未接收到所述主节点发送的心跳信息，判定所述主节点发生故障。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的操作系统的主备切换方法，其特征在于，在所述检测所述主节点是否发生故障的步骤之前，所述方法还包括：

接收所述主节点同步的操作指令，其中所述操作指令为所述服务器发送的，用于对所述iSCSI主目标器上存储的所述操作系统文件进行增加、删除或修改；

响应所述操作指令对所述iSCSI备目标器上存储的所述操作系统文件进行更新，以使所述iSCSI备目标器上存储的操作系统文件与所述iSCSI主目标器上存储的操作系统文件同步。

5.一种操作系统的主备切换装置，其特征在于，应用于集群的备节点，所述集群还包括与所述备节点通信的主节点，所述主节点上配置有iSCSI主目标器，所述备节点上配置有iSCSI备目标器，所述iSCSI主目标器及所述iSCSI备目标器上均存储有服务器的操作系统文件，所述服务器与所述主节点通信，所述操作系统的主备切换装置包括：

故障检测模块，用于检测所述主节点是否发生故障；

主备切换模块，用于当所述主节点发生故障时，自动切换为新的主节点，以使所述服务器访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件。

6.根据权利要求5所述的操作系统的主备切换装置，其特征在于，所述主备切换模块用于建立与预设定的虚拟IP地址的绑定关系以切换为新的主节点，以使所述服务器通过所述虚拟IP地址访问所述iSCSI备目标器上存储的系统文件，其中，所述预设定的虚拟IP地址为所述主节点绑定的虚拟IP地址。

7.根据权利要求5所述的操作系统的主备切换装置，其特征在于，所述故障检测模块用于检测是否接收到所述主节点发送的心跳信息；

所述故障检测模块还用于若在预设时间内未接收到所述主节点发送的心跳信息，判定所述主节点发生故障。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的操作系统的主备切换装置，其特征在于，所述装置还包括：

指令接收模块，用于接收所述主节点同步的操作指令，其中所述操作指令为所述服务器发送的，用于对所述iSCSI主目标器上存储的所述操作系统文件进行增加、删除或修改；

文件更新模块，用于响应所述操作指令对所述iSCSI备目标器上存储的所述操作系统文件进行更新，以使所述iSCSI备目标器上存储的操作系统文件与所述iSCSI主目标器上存储的操作系统文件同步。

9.一种存储节点，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器可执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-4任一所述的操作系统的主备切换方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的操作系统的主备切换方法。

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