CN1373871A

CN1373871A - 可扩展的计算系统

Info

Publication number: CN1373871A
Application number: CN00811864A
Authority: CN
Inventors: 阿沙·阿齐兹; 汤姆·马克森; 马丁·帕特森
Original assignee: Terraspring Inc
Current assignee: Terraspring Inc
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-10-09
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: CN1321373C; US7370013B1; KR20020038738A; DE60010277T2; US7503045B1; WO2001014987A2; IL147903A; IL147903A0; DE60010277D1; AU769928B2; TW548554B; KR100626462B1; ATE265707T1; EP1206738A2; WO2001014987A3; AU6918200A; CA2376333A1; JP3948957B2; EP1206738B1; JP2003507817A

Abstract

本发明公开有关提供一种规模动态可变的、可高度伸缩并得到的服务器租区的方法和装置。虚拟服务器租区(VSF)构建于一广范围的计算构造(计算网格),它在物理上一次建立,然后按不同组织的需求逻辑划分成多个VSF。每个组织保持对一个VSF的独立管理控制。在计算网格内,VSF被动态地用防火墙保护。该VSF中元件的分配与控制,由控制平台通过特定的控制端口实现,该控制平台与该计算网格中的全部计算元件、网络元件和存储元件相连接。每个VSF的内部拓扑结构受该控制平台控制。为构建包括单层网络服务器或多层网络服务器、应用服务器、数据库服务器在内的不同配置的VSF,不须要物理地重新布线。多层VSF(例如网络服务器层,应用服务器层、数据库服务器层等等)中的每一层,可根据在该特定层上服务器的负载而动态地改变规模。存储设备可包括多个预定的逻辑计划,其与这些计算网格元件所承担的功能相关连。起初,计算元件都不赋予任何特定功能或任务,如网络服务器、应用服务器、数据库服务器等等。每个计算元件的功能是从多个预定存储的计划中的一个获得的,每个计划为与该功能相关连的计算元件定义了一引导镜像。

Description

可扩展的计算系统

技术领域

本发明一般涉及数据处理。它更具体地涉及到一些(计算)方法、设备和构造，从而来提供一个可扩展的，灵活的并且可伸缩的计算系统。

背景技术

今天，众多网络与计算机系统的构建者必须要处理许多系统构建的问题，诸如：正常发展的扩容、预计或不可预计的最高要求(负载)、站点的可得到性和安全性等等。很多提供网络服务的公司希望通过变革，能在新的商业服务模式中处于领先。所以他们必须进行精密设计，构建和运行一个大规模的网站。还包括当网站开始动作后对其扩展和伸缩的需求。

为了满足以上的所有需求，公司必须寻找并雇用有能力构建并运作这种可能是巨大而复杂的网站的人才。对许多企业(组织)而言，这会生出许多的麻烦，因为设计架构和运作这些大的网站显而易见不是他们的核心能力。

解决上述问题的关键之一是要和其他的企业网站共用，在第三方托管自己的企业网站。提供这类外包服务设施的公司现有Exodus，AboveNet，GlobalCenter等等。这些设施供应商提供了物理空间，网络冗余，和电力设备，所以企业客户或用户就不再需要购买相应的设施，可以共享这些网络和电力设施。

然而，设施的使用者仍然有大量工作要做，这些工作涉及到在建设、运作、扩充设施时的计算基础结构。在网站托管之后，企业信息技术主管仍需要选择、安装、配置和维护他们自己的放在设备资源提供商那儿的计算设备。主管们肯定会碰到诸如资源分配和负载峰值处理等难题。

尽管外包服务公司也能提供计算设施(如Digex)，但设施的伸缩和扩展对他们而言也不容易，因为在扩展过程中会涉及同样的手工和易错的管理步骤。另外，针对不可预计的负载峰值要求的容量设计问题依然存在。

进一步讲，每个网站或许会有不同的需求。举个例子，有些特定的网站或许需要有独立管理和掌握的能力；一些网站或许要提供特别类型或级别的安全性，需要和服务提供商务的其他并存的用户隔离；一些网站或许要与自己位于他处的企业内部网有一个安全链接。

同样，不同的网站在内部拓扑结构上也有所不同。一些网站简单地由一行网络服务器构成，服务器的负载均衡由一个网络负载均衡器来完成。比较适用的负载均衡器有来自Cisco系统公司的Local Director、来自F5Labs的BIGIP、来自Alteon的WebDirector等等。另外一些网站或许以多层方式构建，因此一行网络服务器处理超文本传输协议(HTTP)的请求，但是大量的逻辑应用靠独立的应用服务器实现，这些应用服务器反过来或许要依次与排成行的数据库服务器相连。

一些不同的配置情况如图1A，图1B，图1C所示。图1A是一个简单的网站方框图，它包含一台单机100，它是由一个CPU102和一个硬盘104组成。单机100与全球性分组交换数据网连接(称为互联网106)，或与其他网络连接。单机100也有可被安置在一个如上述的并存服务类型的环境内。

图1B是一个单层网络服务器(包)租区(farm)110的方框图，它包含很多个网络服务器WSA，WSB，WSC。每个网络服务器与一个负载均衡器112相连，它又与互联网106相连。负载均衡器用来疏导服务器之间的通信阻塞以保证每台服务器上均衡的进程负载。负载均衡器112或自带或外接一个防火墙来避免非授权使用对服务器造成的网络通信堵塞。

图1C是一个3层的网络服务器租区120，它包含单层的网络服务器W1、W2等，单层的应用服务器A1、A2等，以及单层的数据库服务器D1、D2等。网络服务器用来处理HTTP的请求，应用服务器用来执行大量的应用逻辑指令，数据库服务器用来运行数据库管理系统软件(DBMS)。

鉴于各种需要构建的网站的拓扑结构的多样性，也许，客户化建设大规模网站是唯一的方法。事实上，这是传统的方式。许多组织正在分别为解决相同的问题而奋斗，从零开始建设自己个性化的网站。这是十分低效率的，在不同的企业涉及到了大量重复的工作。

另外一个伴随传统的方式的问题涉及到的是资源和容量规划。一个网站往往在不同的日子里受到大量不同程度的网络堵塞，有时甚至在同一天中的不同时刻也会如此。在网络通信的高峰时刻，网络由于过载而使得软、硬件设施不能及时对需求作出响应。而在其他时候，网站的软硬件却又会容量过剩和未被充分利用。用传统的方法，找出一个用一定的软硬件来顺利处理高峰时的网络堵塞，而又不招致成本过高或容量过大这样的平衡点是相当困难的。许多网站从没有找到过正确的平衡点，而且长期受着容量过小或过大带来的痛苦。

再有一个问题是由人的失误造成的失败。当前用手工方法构建服务器租区所存在的巨大隐患，是在将新的服务器配置加入到一个运行中的服务器租区时，人的失误会使得该服务器租区失灵，可能导致对该网站用户服务的丧失。

综上所述，这儿有一个明显的需求，即改进相关的方法和相应的设备来提供一个计算处理系统，它能按要求进行及时和容易地扩展而不需要特别的客户化的建设。

对于计算处理系统还有另外一个需求，即能支持多个隔离的进程节点的创建，每个节点能根据网络通信的吞吐量变化来进行相应扩展或收缩。在本文随后的公开中，其他的一些需求也将变得清晰。

发明内容

本发明能实现上述的、以及下文中即将描述的需求和目标，从某一方面讲，它包含有一种方法和设备，基于一个大规模的计算构造(计算网格)来创建可高度升级的，可得到的，安全的数据处理的网站。该计算网格是一次性完成物理构建的，然后根据各种组织的需求被进行逻辑划分。它包含大量的计算元件，它们被连到了一个或多个VLAN和存储域网络(SAN)交换机上。许多存贮设备被连接到SAN交换机，并通过一定的交换逻辑和指令有选择性的被连接一个或多个计算元件上。VLAN交换机的一个端口被连到了外部网络，如互联网。一个管理构造、层、机器或进程被连到了VLAN交换机和SAN交换机上。

最初，所有存贮设备和计算元件被分配到了IDLE POOLS(空闲池)。在程序控制下，那个管理构造动态地对VLAN交换机和SAN交换机进行配置，将它们的端口与一个或多个计算元件和存贮设备相连。这样一来，相应的元件和设备逻辑上被移出空闲池，然后变成了一个或多个虚拟服务器租区(VSF)的一部分。每个VSF计算元件被指向或与一个存贮设备相连，该设备包含一个引导镜像供计算元件引导操作和工作时使用。

通过一次性完成计算网格的物理建设，并按照各种组织的需求，将部分计算网格安全动态地分配给它们，规模经济工作就能成功地完成了，而这在每个站点的客户化建设时往往是很难实现的。

附图说明

本发明的阐述是用附图作为例子(而非限制)进行的，在附图中，同样的标号指的是相似的部件，其中：

图1A是一个具有单机器拓扑结构的简单网站的结构图

图1B是一个单层的网络服务器租区的结构图

图1C是一个三层的网络服务器租区的结构图

图2是一个可扩展的计算系统200的配置结构图，它包含有一个本地的计算网格

图3是一个以一个SAN区为特征的，虚拟的服务器租区实例的结构图。

图4A，4B，4C，4D这些结构图显示了连续地在一个虚拟服务器租区中增加和删除一个计算元件的步骤。

图5A是含有一个虚拟服务器租区系统，计算网格和管理构造的实施例的结构图。

图5B是一个系统的结构图，其中的管理或控制平台服务器租区受到防火墙的保护

图6是一个虚拟服务器租区逻辑连接的结构图

图7是一个虚拟服务器租区逻辑连接的结构图

图8是一个虚拟服务器租区逻辑连接的结构图

图9是一个控制平台服务器租区的结构图

图10是一个结构图，它显示了控制平台机器与一个使用大量SAN交换机(SAN网)的实施例的连接。

图11是一个许多VSF遍布WAN的扩展连接的结构图。

图12是一个计算机系统的结构图，通过它一个实施例可以被实现。

具体实施方式

一种方法和一些设备来提供一个可扩展的计算系统将被描述。在以下的描述中，为了能说明得更明了，先解释一下一些特定的内容，以便能对本发明有个透彻的理解。但是，对一个本领域的业内人士而言，不用解释这些专门细节也能实现本发明。在其他一些情况下，结构图中显示众知的结构和设备是为了避免对发明不必要的掩饰。

虚拟服务器租区(VSF)

依照一个实施例，一个大规模的计算构造(计算网格)将被提供。这计算网格能一次性地完成物理构建，然后按各种组织的需求进行逻辑拆分。一部分计算网格会分别分配给众多的企业或组织中的每一个。每个组织的计算网格的逻辑部分被视作虚拟服务器租区(VSF)。每个组织机构保留对其VSF的独立管理控制。基于对服务器租区的实时需求或其他因素，每个VSF能在CPU数量、存贮容量、硬盘数量以及网络带宽方面进行动态地改变。每个VSF与其他组织的VSF相隔离，即使它们都是由相同的物理计算网格逻辑创建而来的。一个VSF能通过专线或虚拟私有网络(VPN)被连回一个内部网，同时不会将其内部网向其他组织的VSF开放。

一个组织仅能访问计算网格分配给它的那部分内的数据和计算元件，也就是在它的VSF内，即使它能实现(如超级用户或引导级)全权访问这些计算机并观察与这些计算机相连的所有局域网内(LAN)的总传输量。这是利用动态防火墙方案来实现的，其中VSF的安全周边能动态地扩张和收缩。

每个VSF能用来对一个组织的内容和应用程序进行托管，使得通过互联网、内部网络、或外部网可以对其进行访问。

管理构造不能通过计算网格中的任何计算元件直接访问，它对诸计算元件及它们相关的网络、存贮元件进行配置和控制。为方便起见，在本文件中管理构造被称作控制平台，它可包含一个或多个处理器或一套处理器。这个管理构造包含管理器、控制器等等。如同这里描述的，其他方式也可以被采用。

控制平台运行在一系列完全独立的计算元件上，它们被分配起到管理作用，如在一个网络内的一台或多台相互连接或通过其他方式连接的服务器。控制平台通过特定的网络控制端口或接口和网格中存贮元件来对计算网格中的计算、网络和存贮元件进行控制。控制平台提供一个物理接口给系统的交换元件，监视系统中计算元件的负载情况，并采用图形界面和其他合适的用户界面来进行经营管理。

运行控制平台的计算机，对于在计算网格(因此在任何特定的VSF中)中的计算机来讲，在逻辑上是不可视的，不会受到来自计算网格内部元件或外部计算机的攻击和破坏。仅有控制平台与在计算网格中设备上的控制端口有物理连接，它在一特定的VSF中控制着用户的成员资格。计算系统中的设备只能通过这些专门的控制端口来实现配置，因此未经授权计算网格中计算元件不能对涉及它们自身安全周边，访问存贮或计算设备的权限进行改变。

因此，一个VSF允许组织能应用计算设备进行工作，这些计算设备仿佛包含一个私人服务器租区，由一个大规模的共享的计算基础结构即计算网格动态地创建而成。一个与这儿所描述的计算结构相连的控制平台，提供了一个私有服务器租区，而且它通过计算网格中的硬件设备实施的访问控制机制，对私有的服务器租区的秘密性和完整性做了保护。

每个VSF内部的拓扑结构是通过控制平台来进行控制的。这控制平台能实现这儿所说的计算机网络交换和存贮网络交换基本的相互连接，并且使用它们来创建各种各样的服务器租区的配置。这些配置被包括在但又不仅仅局限于由负载的均衡器进行前端控制的单层网络服务器租区中，同样多层的配置中也存在这些配置，那儿网络服务器可与应用服务器进行通话，应用服务器依次再与一个数据库服务器进行通话。各种负载均衡，多层设置和防火墙的配置都是可能实现的。

计算网格

计算网格可存在于一个单独的场所或分散在一个广泛的地域。首先，本文描述在单个建筑规模网络环境内的计算网格，它纯采用局域网的技术来构建。接着，本文将描述计算网格遍布在广域网络(WAN)内的情况。

图2是一个可扩展计算系统200中的一种配置的结构图，它包含一个本地的计算网格208。在本文中“可扩展的”通常意思是这个系统是灵活的可升级的，它有一定的容量，能按特定企业或用户的需要来增加或降低计算能力。这个本地的计算网格208由大量的计算元件CPU1，CPU2...CPUn组成。在一个可作例子的实施例中，会有上万、甚至更多个计算元件。这些计算元件不包含或存贮任何长留存、单元素状态的信息，因此它们被设置成没有持续或非易失性的存贮，如一个本地硬盘。相反，所有长留存状态的信息被存贮在与计算元件内分开的硬盘DISK1，DISK2...DISKn上，这些硬盘通过一个存贮区域网络(SAN)与计算元件相连，这个SAN本身包含一个或多个SAN交换机202。较适合的商用交换机来自BROCADE和EXCEL公司。

所有的计算元件通过一个或多个VLAN交换机204彼此相连，该交换机能被分割到虚拟本地网(VLANs)中去。VLAN交换机204又和互联网106相连着。通常一个计算元件包含1个或2个网络接口与VLAN交换机相连。为了简化的缘故，在图2中，所有节点都显示为有两个网络接口，尽管有些节点可包含或多或少的接口。当前许多商品供应商提供支持VLAN功能的交换机，如适用于商业用途的VLAN交换机有来自CISCO公司和XTREMENETWORKS的产品。同样，适用于构建SANs的大量商品有光纤通道交换机，SCSI-TO-光纤-通道的桥接设备，以及网络附加存贮(NAS)设备。

控制平台206经与SAN控制路径、CPU控制路径，VLAN控制路径分别和SAN交换机202，CPU1，CPU2...CPUn以及VLAN交换机204相连。

每个VSF由一系列(组)VLAN、一系列附属于VLAN的计算元件以及SAN上与该系列计算元件相连的子系列(组)存储设备所组成。这SAN上可得到的子系列存储设备被当作一个SAN区，并且SAN硬件能阻止属于其他SAN区的部分的计算元件对其进行访问。更值得一提的是，VLAN能提供一个不可伪造的端口标识符，这样能防止客户或终端用户对另一个客户或用户的VSF资源进行访问。

图3是一个典型以一个SAN区为特征的虚拟服务器租区的结构图。大量网络服务器WS1，WS2等，都通过第一VLAN(VLAN1)与负载均衡器(LB)/防火墙302相连。第二VLAN(VLAN2)把互联网106与负载均衡器(LB)/防火墙302相连。每个网络服务器可以运用后述的机械构造，从CPU1，CPU2等中进行选择。这些网络服务器与一个SAN区304相连，它与一个或多个存贮设备306a，306b相连着。

在任何给出的时点上，计算网格中的一个计算元件，如图2中的CPU1，仅仅与该系列VLAN和SAN区连接，这些VLAN和SAN区与单个的VSF相连着。一个VSF一般不与其他不同的组织共享。属于单个SAN区的SAN上的该存储设备子组，以及与其相连的该VLAN组和这些VLAN上的计算元件，定义了一个VSF。

控制平台通过控制VLAN和SAN区的成员资格的方法，将计算网格逻辑划分成多个VSF。一个VSF的成员不能访问另一个VSF的计算或存贮资源。这样的访问限制是通过VLAN交换机在硬件级实现的，以及通过SAN硬件和边缘设备的端口级的访问控制构造(如分区制)实现的。其中，SAN硬件如光纤通道交换机，边缘设备如SCSI-光纤的桥接硬件。形成计算网格一部分的计算元件一般与VLAN交换机和SAN交换机的控制端口或接口没有物理相连，因此不能控制VLAN或SAN区的成员资格。同样，计算网格的计算元件不能访问位于VSF之外的计算元件。

只有运行控制平台的计算元件与计算网格内的设备的接口或控制端口物理相连。计算网格中的设备(计算机，SAN交换机和VLAN交换机)仅能通过以上的控制端口或接口来进行配置。这就提供了一个简单而高安全性的方法，将计算网格动态地划分成多个VSF。

VSF内的每个计算元件可被另一个计算元件所替换。与一给定VSF相连的计算元件，VLAN，SAN区的数量或许会在控制平台的控制时发生改变。

在一个实施例中，该计算网格中包含着一个空闲池，池中包含着大量预留的计算元件。池中的计算元件可分配给特定的VSF，特别当该VSF增加CPU或内存容量时或处理VSF中的某计算元件运行失败时。当计算元件被配置成网络服务器时，这个空闲池就会被当作一个大的避震器，用来应付多样的或即爆的网络通信量负载和相关的进程负载高峰。

空闲池被许多不同的组织所共享，因此它比较规模经济，因为没有单个组织必须支付它的全部成本。不同组织能在一天中的不同时刻根据需要从空闲池中获取计算元件，从而使每个VSF在需要时进行增长，在通信量回落到正常时进行收缩。如果许多不同的组织在同一时间通信量持续增长达到高峰，那么空闲池将会面临着资源枯竭的潜在威胁，此时空闲池中会添加更多的CPU和存贮元件(升级)。空闲池的容量被建造得减少出现以下情况的可能性，即在稳定状态下，一个特定的VSF不能按需从空闲池中获得额外的计算元件。

图4A，4B，4C，4D的方框图显示了将计算元件移入/出空闲池的连续步骤。首先参考图4A，假定控制平台逻辑上将计算网格中的元件相连成，标为VSF1，VSF2的第一和第二VSF。空闲池400包含许多CPU402，其中一个CPU被标为CPUX。在图4B中，VSF1发出了一个需要加一个附加计算元件的请求。据其请求，控制平台将CPUX从空闲池400中移出至VSF1，如路径404所示。

图4C中，VSF1不再需要CPUX了，所以控制平台将CPUX移出VSF1再放回空闲池400。在图4D中，VSF2发出了一个需要加一个计算元件的请求。相应的，控制平台将CPUX从空闲池400中移出至VSF2。因此，在这段时间中，当通信情况改变时，单个计算元件先属于空闲池(图4A)然后被分配给特定的VSF(图4B)，随后又被放回空闲池(图4C)，接着再被分配给另一个VSF(图4D)。

在每一个阶段中，控制平台将与该计算元件相连的LAN和SAN交换机配置成了与一特定VSF(或空闲地)相连的VLAN和SAN区的一部分。依照一个实施例，在每个转变之中，计算元件被关闭或重新引导。当它重新启动后，它检视SAN上存贮区的一个不同部分，它包含有一个可引导的操作系统的镜像(如LINUX，NT，SOLARIS等)。这个存贮区同样包含一个专门针对一个组织的数据部分(如与网络服务器，数据库部分相连的文件等)。它也是另外一个VLAN的一部分，而该VLAN是另外一个VSF的VLAN组的一部分，因此，它能访问与其已转变之中的VSF的诸VLAN相连的CPU、SAN存储设备和NAS设备。

在一个首选的实施例中，存贮区包括许多事先定义的逻辑计划，它们成为了能被计算元件采用的功能模块。开始时，没有计算元件被指派任何特定功能或任务，如作为网络服务器，应用服务器，数据库服务器等等。计算元件的指定功能的获得来自于大量事先定义、有信息存贮的计划之一，每个计划为与实现该功能相关的计算元件定义了一个引导镜像。这个计划可以以将引导镜像定位与某功能模块相关连的文件格式，数据库表格格式或任何其他存贮格式进行信息存储。

因此，图4A，4B，4C，4D中CPUX的移动是逻辑性的，非物理性的，它是在控制平台的作用下，对VLAN交换机和SAN区进行重新配置后完成的。进一步讲，每个计算网格中的计算元件开始时都有基本的可替换性，只有在它与一个虚拟服务器租区相连并从引导镜像中安装了软件后，才会成为一个具特定处理功能元件。没有计算元件被指派任何特定功能或任务，如作为网络服务器，应用服务器，数据库服务器等等，计算元件其指定功能的获得来自于许多事先有定义、有信息存贮的计划之一，每个计划与一功能相连，并为与该功能相关的计算元件定义了一个引导镜像。

因为在给定的计算元件中(如本地硬盘)，没有长期留存状态的信息被放置，所以节点很容易在不同的VSF间进行移动，并且能完全运行不同的操作系统和应用软件。这使得每个计算元件有高度的替换性，来应付万一会发生的计划性或非计划性的设备停工。

一个特定的计算元件在被归入或归出各种VSF时，它能实现不同的功能。举个例子，一个计算元件可以在一个VSF中充当网络服务器的角色，但当它被归入另一个不同的VSF时，它或许是一台数据库服务器，一个网络负载均衡器，一个防火墙，等等。它也可以在不同的VSF上进行连续地引导和运行不同的操作系统，如LINUX，NT或SOLARIS。因此，每个计算网格中的计算元件都具替换性，没有固定的功能指派。相应的，按任何VSF的不同需求，计算网格能用其整个预留的容量来提供任何服务。这使得单个VSF能提供高度实用和可靠的服务，因为每个执行一项特定服务的服务器后面，会有成千个能实现同一种服务的备用服务器存在。

进一步讲，计算网格的大容量预置能力，它能提供动态负载均衡功能，也能提供高性能的处理器可得性。在控制平台的实时控制下，通过VLAN，无硬盘的计算元件彼此间相互连接产生了独特的联合体；同时通过SAN，计算元件与存贮设备的可配置区进行了连接，这些使得计算网格的上述功能得以实现。每个计算元件在任何VSF内，能充当满足任何需求的服务器的角色，能够与SAN内任何硬盘的任何逻辑部分相连。当计算网格需要更强的计算能力或更大的硬盘容量时，计算元件或硬盘存贮能被手工地加入到空闲池中，随着更多组织需要VSF服务时，空闲池的能力会有所下降。为增加VSF所具有的CPU数量，网络和硬盘的带宽和存储设备时，不需要任何手工干涉。所有来自空闲池内CPU，网络和硬盘的可用资源，都由控制平台来按需分配。

一个特定VSF不会手工的重新配置。只有空闲池中的机器才被手工配置成计算网格。所以，当前手工构建服务器租区时存在的潜在危险被除去了。将新的服务器配置入一个运行中的服务器租区时，由于人工失误而造成服务器租区出现故障，导致网站对用户服务失败的可能性也被根本地消除了。

控制平台也能复制存储在SAN附属存贮设备中的数据，所以任何特定存贮元件的运行失败不会导致系统任何部分的服务失败。通过将长留存存储从应用SAN的计算设备中去连接，以及提供冗余存储和计算元件，其中任何计算元件能附属到任何存贮部分，这样就可实现高度的可得到性。

建立一个虚拟服务器租区以及对其添加/删除一个处理器的实例

图5A是本发明一个实施例的VSF系统的方框图。参考图5A，下面会说明创建一个VSF的具体步骤，并对其增加/删除节点。

图5A说明了计算元件502，它由计算机A到G组成，与VLAN性能交换机504连接。VLAN交换机504与互联网106相连，VLAN交换机有多个端口V1，V2等等。计算机A到G进一步与SAN交换机506相连，交换机506又与许多存贮设备或硬盘D1-D5相连。SAN的交换机506有多个端口如S1，S2等。一个控制平台机器508通过控制和数据路径与SAN的交换机506和VLAN的交换机504相连。控制平台能通过控制端口向以上的设备发出控制指令。

为了简单明了，图5A中计算元件的数量不多。在实际工作中，会有大量的计算机，或许有上千台或许更多，同时会有相当数量存贮设备来形成计算网格。在如此庞大的架构中，多个SAN交换机相互连接形成一个网，多个VLAN交换机相互连接形成一个VLAN网。然而为了能简单明了，图5A仅显示了单个SAN交换机和单个VLAN交换机。

开始时，所有的计算机A-G属于空闲池直到控制平台收到一条创建一个VSF的请求。VLAN交换机的所有端口被分配给了一个标识为VLANI(针对空闲区)特定的VLAN。假设控制平台被请求创建一个VSF，它要包含一个负载平衡器/防火墙以及两个网络服务器并与SAN上的一个存贮设备相连。请求会通过一个管理接口或其他计算元件到达控制平台。

作为响应，控制平台会指派或分配CPUA作为负载平衡器/防火墙，分配CPUB和C作为网络服务器。CPUA位于SAN逻辑区1，被指向一个硬盘的引导区，该硬盘内含专用的负载均衡/防火墙软件。术语“指向”用来方便地表述，尽一切办法，CPUA被给予了充足的信息使其能获得或定位合适的待操作软件。CPUA在SAN区1的位置使得CPUA能从硬盘上获取SAN该区中SAN所控制的资源。

负载均衡器由控制平台进行配置，使得其将CPUB和C视作为两个其要负载平衡的网络服务器。防火墙配置能防止CPUB和C受到来自互联网106的非法访问。CPUB和C被指向SAN的硬盘区，那儿包含着特定操作系统的可引导的操作系统镜像(如SOLARIS，LINUX，NT等)和网络服务器应用软件(如Apache)。VLAN交换机被配置成定位端口V1和V2在VLAN1上，和端口V3、V4、V5、V6和V7在VLAN2上。控制平台配置SAN交换机506，使其将光纤-通道交换机端口S2、S3、S8放入SAN区1。

关于CPU是如何被指向一个特定硬盘驱动器，以及这对于启动和对硬盘数据的共享访问意味着什么，这些随后有详述。

图6是产生计算元件逻辑连接结果的方框图，它被总称为VSF1。硬盘驱动器DD1选自存贮设备D1，D2等。一旦该逻辑结构如图6被完成，CPUA，B，C会收到启动命令。作为响应，CPUA成为一个专用的负载均衡器/防火墙机器，而CPUB和C成为网络服务器。

现在，假定出于一个基本原理的策略，控制平台决定VSF1中加入另外一个网络服务器。这或许因为来自网站的需求有所增长，而客户计划中至少可以对VSF1加入三个网络服务器。或因为拥有或操作VSF的组织需要另外一台服务器，而且已经通过一个管理构造加入了该服务器，例如优先权网页允许组织在它的VSF中加入更多的服务器。

作为响应，控制平台决定把CPUD加入VSF1。为了达到目的，控制平台将为VLAN2增加两个端口从而将CPUD加入VLAN2。同样，CPUD的SAN端口S4被加入到了SAN区1里。CPUD被指向了SAN存储的可引导部分，该部分能作为网络服务器进行引导并运行。CPUD也得到只读访问权限，能共享SAN上的数据，这数据或许包括网页内容、可执行的服务器脚本程序等。这样，它能对打算给服务器租区的网络请求提供服务，如同CPUB和C提供请求服务。控制平台也可将负载均衡器CPUA进行配置，使其包括CPUD，使CPUD成为在进行负载均衡的服务器组中的一部分。

CPUD现在已经被引导启动，VSF的大小也已增加到了3个网络服务器和1个负载均衡器。图7就是逻辑连接结果的结构图。

假定控制平台现在收到一个创建另一个VSF的请求，其将被命名为VSF2，它需要2个网络服务器和1个负载均衡器/防火墙。控制平台分配CPUE作为负载均衡器/防火墙，CPUF，G作为网络服务器。它配置CPUE使得将CPUF，G作为两台其要进行负载均衡的机器。

为实现此配置，控制平台将配置VLAN交换机504使VLAN1内包含端口v10，v11(即与互联网106相连)，VLAN3包含端口V12，V13，V14，V15。同样，它配置SAN交换机506，使在SAN区2包含SAN端口S6，S7和S9。这个SAN区包括含有运行CPUE作为负载均衡器以及CPUF和G作为网络服务器所必须的软件的存储设备，其中网络服务器使用包含在SAN区2中硬盘D2内的共享只读硬盘部分。

图8是一个逻辑连接结果的结构图。尽管两个VSF(VSF1，VSF2)共享相同的物理VLAN交换机和SAN交换机，这两个VSF逻辑上是分区的。访问CPUB，C，D的用户、拥有或使用VSF1的企业只能访问VSF1上的存储和CPU。他们不能访问VSF2内的CPU和存储。造成这样的状况是因为：分离的VLAN以及仅在共享段(VLAN1)上的两个防火墙，同时在不同的SAN区内两个VSF被配置。

之后进一步的假设，控制平台决定VSF1现在退还两个网络服务器。这或许是因为VSF1上的暂时增长的负载已经退却，或者是因为一些其他的经营行为已经发生了。作为响应，控制平台通过一特定指令(包含关闭CPU电源)将关闭CPUD。一旦CPU被关闭，控制平台将从VLAN2中移去端口V8，V9，同时从SAN1区中移出SAN端口S4。端口S4被置入闲置SAN区。这闲置的SAN区可被指定为如SAN区1(作为闲置)或区0。

若干时间后，控制平台决定添加另外一个节点到VSF2，这或许因为VSF2中的网络服务器上的负载暂时有增长或许是出于其他一些原因。相应地，控制平台决定将CPUD置于VSF2中，如虚线路径802所示。为达到此目的，它将VLAN交换机配置成VLAN3包含V8，V9端口和SAN区2包括SAN端口S4。CPUD被指向硬盘设备2上存贮部分，该存贮部分包含能为VSF2中服务器提供操作系统引导镜像和网络服务软件的内容。同样，CPUD对VSF2中其他网络服务器共享的文件系统内的数据具有只读访问权限。CPUD被重新启动，现在它成为VSF2中负载均衡网络服务器运行，不再能够访问SAN1区中任何数据或者附属于VLAN2中的CPU。特别是，CPUD无法访问VSF1中的任何元件，即便先前某时它曾是VSF1的一部分。

进一步讲，在这个配置中，CPUE实施的安全周边已经动态地扩张到包括CPUD。因此，实施例提供了动态的防火墙，该防火墙能进行自动的调节，对加入或移出VSF中计算元件作适当程度的保护。

SAN上的硬盘设备

有几种方式可以使CPU指向SAN上的某一特定设备，以达到启动的目的，或访问需与其他节点共享的硬盘存贮，或者得到相关信息去找到引导程序和数据。

一种方式是使用一个附属于某个计算元件的SCSI-to-光纤通道(小型计算机系统接口到光纤通道)的挢接设备，以及对本地的硬盘提供一个SCSI接口。通过路由，SCSI端口与光纤-通道SAN上的正确设备相连，计算机就能访问光纤-通道SAN上的存贮设备，如同它访问本地附加的SCSI硬盘一样。所以，引导软件能和引导本地SCSI硬盘一样来引导SAN上的硬盘设备。

另外一个方式是得到一个节点上的光纤-通道接口以及相关连的设备驱动、启动ROM和操作系统软件，它们能使光纤-通道接口当作一个启动设备来使用。

还有另外一种方式是得到一个接口卡(如PCI总线或S总线)，它们可以被作为SCSI或IDE的设备控制器，只是只能依次通过SAN访问硬盘。作为替换方式，操作系统诸如SOLARIS和WINDOWS NT整体地提供了无盘启动功能。

SAN的硬盘设备与一个给定节点的连接有两种典型的方式。第一种方式：不能与其他计算元件进行逻辑共享，其通常由每个节点引导部分组成，包括可引导操作系统镜像，本地配置文件等。这和一个UNIX系统上的引导文件系统是相似的。

第二种类型的硬盘是和其他节点共享存贮的。这种共享因CPU上运行的不同操作系统和节点访问共享存贮的不同需求而显得不同。如果操作系统提供了一个群集文件系统，它允许在多个节点间对于共享硬盘部分进行读/写访问，这个共享的硬盘作为一个群集文件系统进行安装。同样，系统可以使用诸如ORACLE Parallel Server(并行服务器)的数据库软件，它允许在一个群集内运行多节点以对共享硬盘同时读/写访问。在这种情况下，共享硬盘已经被设计融入到了基本的操作系统软件和应用软件中。

对操作系统，其中这样的共享访问不能实现，因为操作系统和相关应用程序不能使一个硬盘设备与其他的节点进行共享，该共享硬盘能被当作一个只读设备进行安装。对许多网络应用程序而言，对网络相关文件具有只读权限已是足够了。举个例子，在UNIX系统中，一个特定的文件系统可以作为只读进行安装。

多交换机的计算网格

上述图5A中的配置能扩展成许多计算和存贮节点，具体作法有，通过多个VLAN交换机相连形成一个大的可交换的VLAN结构，通过多个SAN交换机相连形成一个大的可交换的SAN网。在这个例子中，一个计算网格通常具有如图4所示的架构，除SAN/VLAN可交换网包含了许多个端口来对应CPU和存贮设备之外。许多运行控制平台的机器能与VLAN/SAN交换机的控制端口进行物理连接，这进一步会有所描述。多个VLAN交换机的相互连接形成多校园数据网络是业内所共知的。诚如G.HAVILAND的“运用多层交换来设计高性能的校园内部网络”，载自CISCO公司在线网站HTTP：//WWW.CISCO.COM/WARP/PBULIC/CC/SOL/MKT/ENT/NDSGN/HIGHD-WP.HTM。

SAN的体系结构

假设SAN含有光纤-通道交换机和硬盘设备、以及可能的光纤-通道边缘设备诸如SCSI-to-Fibre桥接器。然而，SAN可以用替换技术来实现架构，例如千兆比特以太网交换机或利用其他物理层协议的交换机。特别一提的是，在IP上运行SCSI协议，从而在IP网上构建SAN已经取得了些成就。上述的方法和结构可作为构建SAN的可替换方法来使用。当通过运行一个协议构建SAN时，如在一个VLAN层2上的环境内在IP上运行SCSI协议，则通过映射到不同的VLAN来形成SAN区。

同样，网络附属存储(NAS)可以被采用，它利用了LAN技术如快速以太网或千兆比特以太网。从这点上讲，为实现计算网格的安全和逻辑性分区，不同的VLAN代替了SAN区的位置。这样的NAS设备典型地支持网络文件系统如SUN的NSF协议，或MICROSOFT的SMB，它允许多个节点共享相同的存贮。

控制平台的实施

如上所述，控制平台象一个盒子，它连接着SAN/VLAN交换机的控制和数据端口。然而，也可设想，控制平台的其他实施。

典型的SAN/VLAN控制端口是以太网接口。图9的结构方框图正使用了此种方式。每个VLAN交换机(VLAN SW1，VLAN SWn)的所有的控制(CTL)端口以及每个SAN交换机(SAN SW1，SAN SWn)的所有控制端口被安置在一个单一的以太网子网902内，该子网902仅和大量的控制平台机器CP CPU1，CP CPU2等连接。这样使得多个控制平台机器与所有SAN和VLAN交换机上的控制端口相连。

在这个配置中，大量的控制平台机器共同组成了控制平台或统称为CP904。只有CP 904内的机器与VLAN和SAN交换机上的控制端口进行物理连接。就这样，指定VSF内的CPU不能改变与它自身VSF或其他VSF相连的VLAN和SAN区的成员资格。

作为选择，替代以太网接口，控制端口可以是串口或并口。这时，端口和控制平台机器相连。

控制平台与VIAN的数据连接

运行控制平台的机器需要能访问VLAN和SAN交换机上的数据端口。这是因为，控制平台要对相关的特定节点进行文件配置，同时从相关节点上收集实时信息，诸如当前CPU的负载信息，网络负载和硬盘负载信息。

图5B是一个实施例的结构图，它显示了控制平台516与数据端口相连的配置。在一个实施例中，每个VSF中机器会周期性地发一个数据包到机器510(机器510起着控制平台代理的作用)。作为另外一种选择，控制平台代理机510能从VSF中的节点中周期性地获得实时信息。然后它将从VSF内的所有节点上获得的信息传给CP 516。CP 516中每个机器与CP LAN514相连。CP LAN514通过CP防火墙512与VLAN交换机504的特定端口V17相连。这样就提供了一个可升级的安全方式使得CP能从所有VSF中的节点获得所有的实时信息。

控制平台和SAN的数据连接

图10是一个控制平台机器和一个使用大量SAN交互机(“SAN网”)的实施例相连的结构图。大量的控制平台机器CP CPU1，CP CPU2等构成了一控制平台服务器租区(CP)904。每个控制平台机器与SAN网的一个端口相连。

与控制平台机器相连的是一系列(组)SAN端口，SO，SP，它们与含有针对控制平台的私有数据的硬盘组1004相连。硬盘组1004逻辑上位于控制平台私有存储区1002，这个区内的控制平台包含日志文件，统计数据，当前的控制平台的配置信息，以及履行控制平台的软件。SAN的端口SO，SP，仅是控制平台SAN区的一部分。端口SO，SP不会位于任何其他SAN区上，只有属于CP 904部分的机器才能访问和它们相连的硬盘组1004。

端口S1、S2和端口Sn以及端口SO、SP位于控制平台的SAN区域内。来自空闲池或任何VSF中的计算元件都不是控制平台SAN区的一部分。这就保证了控制平台私有数据能拒绝来自任何VSF的访问。

当一个特定的控制平台机器需要访问一个属于一个特定VSF一部分的硬盘区，如图10中的VSF I，它就被置于与该VSF相连的SAN区内。在此例中，CP CPU2要访问VSF I的硬盘组，所以与CP CPU2相连的端口S2就被放到了VSF I中的SAN区，那里有端口Si。一旦CP CPU2成功的访问端口Si上的硬盘组后，它就被从VSF I的SAN区中移走。

同样，如果机器如CP CPU1要访问VSFj中的硬盘组，它就会被放到与VSFj相连的SAN区中，结果是，端口S2被放到了与VSFj相连的SAN区中，该区包含着端口Sj。一旦CP1成功的访问端口Sj上的硬盘组后，它就被从VSFj的SAN区中移走。

控制平台与VLAN数据连接

控制平台机器需要从计算节点中收集信息，如实时负载相关信息。为实现该目的，控制平台需要与计算网格自身中的节点有网络连接。

广域计算网格

上述的VSF能有几种方式遍布在一个广域网中。

作为一种可选方式，广域骨干网往往基于异步传输模式(ATM)来进行数据交换。在这个实例中，每个局域的VIAN被扩展到了一个应用模拟LAN(ELAN)的广域中，ELAN属于ATM LAN模拟标准的一部分。用该种方式，单个VSF能跨越几个广域连接，如ATM/SONET/OC-12连接。一个ELAN变成了VLAN的一部分，它扩展到了整个ATM WAN(广域网)。

作为一种可选方式，一个VSF被扩展到了一个使用VPN系统的广域网中。在这个实施例中，网络原先独特的属性已经变得不相关了，VPN跨越WAN并且与两个或多个VSF相互连接，从而构成了一个离散的VSF。

数据镜像技术能用来将一个离散型VSF的数据进行本地复制。作为一种可选方式，SAN在WAN上利用一种SAN到WAN的桥接技术进行桥接，如SAN到ATM的桥接技术或者SAN到千兆比特以太网的桥接技术。构建在IP网络上的SAN在WAN上自然扩展，因为IP在这样的网络上运行良好。

图11是多个VSF在WAN扩展连接的结构图。SAN JOSE中心，纽约中心，伦敦中心，通过WAN相连。每个WAN以上述的ATM，ELAN或VPN的一种方式进行连接。每个中心包含至少一个VSF和一个空闲池。举例，SANJOSE中心有一个VSF1A和空闲池A。在这配置中，一中心的每个空闲池中的计算资源可以分配或指派给一个位于其他中心的VSF。当这样的分派或指派执行后，一个VSF就在WAN上实现了扩展。

VSF使用实例

上述例子中的VSF架构能被用在网络服务器系统的环境中。因此，用在一个特定VSF中的CPU构建成的网络服务器，应用服务器和数据库服务器的例子先前已经有所描述了。然而，VSF结构可能会被用在许多其他计算环境中并且提供其他的各种服务；并不局限于网络服务器系统。

作为内容分布网络一部分的分布式VSF

在一个实施例中，一个VSF提供了一个使用广域VSF的内容分布式网络(CDN)。

CDN是一个缓存服务器网络，它起着分布数据缓存的作用。这个缓存服务器网络可以被实施，譬如使用自加利福尼亚San Mateo的Inktomi公司的Traffic Server(TS)商用软件。TS是一个群集的系统，该系统在更多的CPU加入到一组缓存服务器机器时就升级。相应的，它很好地适用于一个系统，其中增加CPU是用来升级的机制。

在此配置中，系统可以动态增加更多的CPU到VSF的那部分中去，该VSF运行着诸如TS的缓存软件，因此，在网络通信饱和接近临界点时，对缓存容量进行提升。这样，一个CDN可以构建，其中用一种适合的方法对CPU和I/O的带宽进行动态升级。

VSF对于宿主内部网的应用程序的作用

当前人们对企业内部网应用程序的使用愈发感兴趣，如将企业资源计划软件(ERP)，ORM和CRM软件来作为宿主的管理的服务软件。诸如CitrixWinFrame和Citrix MetaFrame的技术，允许一个企业将Microsoft Windows应用程序作为瘦客户机上提供的一个服务，如Windows CE设备或网络浏览器。一个VSF能以一种升级的方式宿主这样的应用程序。

举个例子，如SAP R/3 ERP软件，该软件来自位于德国的Aktiengesellschaft的SAP公司。它允许一个企业平衡使用多个应用程序和数据库服务器。在VSF的情况下，一个企业能动态地在一个VSF中加入更多的应用程序服务器(如SAP的对话服务器)，这样就能基于实时请求或其他因素对VSF进行升级。

同样，Citrix MetaFrame通过增加更多的Citrix服务器到一个运行着宿主Windows应用程序的服务器租区中来使企业对Windows应用程序用户进行升级。在这个例子中，关于VSF，Citrix MetaFrame VSF能动态的增加更多Citrix服务器，以便满足宿主Windows应用程序的更多用户的需求。

显而易见，许多其他应用程序会以一种如上例所示的相似的方法实现宿主。

客户与VSF的交互

因为VSF是按需创建的，一个VSF的客户或者拥有它的组织可以使用多种方式与其实现交互沟通，以达到客户化VSF的目的。举个例子，因为VSF是通过控制平台快速创建或改建的，所以VSF客户可以赋予优先的访问权来创建和改建其VSF本身。这种优先访问权可以通过使用网页和加密程序提供的授权口令，授权令牌卡，Kerberos交换，或其他合适的加密元素来实现。

在一个举例的实施例中，一系列网页由控制平台机器或独立的服务器来提供服务。这种网页使客户可以创建一个客户化的VSF，客户具体可以制定层次，某个特定层中的计算元件的数量，每个元件的软硬件平台，其他诸如网络服务器的、应用服务器的类型，或应该提前在计算元件上配置的数据库服务器软件。因此，客户得到了一个虚拟准备控制台。

当客户或用户键入准备信息后，控制平台将会分析评估这个命令，然后将其排队准备执行。命令将被管理人员重新审核以确定其是否合理。企业信用检查将会进行以确认该企业是否有适当的信用来支付该项服务请求的费用。如果这准备命令被确认，控制平台可以配置一个VSF来对应这个命令，然后反馈给用户一个口令，使其能对一个或多个VSF进行根目录访问。这个客户就可以上载应用程序的主复制文件并在VSF中运行。

当宿主在计算网格中的企业是一个盈利性企业，在网页上它同时会收到要求支付的相关信息，如用信用卡，PO号码，电子确认或其他支付方式。

在另外一个实施例中，网页允许客户选择众多VSF服务计划之一。如依照实时负载，选择在最小/最大元件数之间进行自动扩张/收缩VSF。客户拥有一定的控制权使其能改变参数，诸如在某特定层如网络服务器上的最小计算元件的数量，或VSF必须拥有的最少服务器数量的时段。这个参数可以和计费软件相连，它能自动调节客户的账单等级(比率)并且产生账单日志文件条目。

通过优先访问的构造，客户可以获得报告和监控使用状况的实时信息，负载，每秒的点击率或交易，然后可以基于实时信息调整VSF的特性。

显然，前述的特性与惯用的手工构建一个服务器租区相比，具有明显的优势。在惯用的方法中，如果不用一个缓慢的手工过程来添加服务器并且用各种方法对服务器租区进行配置，用户就不能自动影响服务器租区的属性。

VSF的计费模式

鉴于VSF的动态属性，计算网格和VSF的宿主企业，可要求使用VSF的客户支付服务费用，支付采用VSF的计费模式，即根据在VSF中实际使用的计算元件和存储元件。不必采用固定不变的计费模式。此处说明的VSF结构和方式使得“pay-as-you-go”(按实支付)的计费模式成为可能，因为给定VSF的资源并不是固定分配的。因此，一个在其服务器租区中具有高度的可变使用负载的特定的客户，就能省钱，因为它不需要按一个与持续的服务高峰相连的比率进行付费，而是按一个比率，它反映的是平均使用和即时使用等。

举个例子，一个企业可以操作使用一个计费模式，该模式为最小数量的计算元件规定了一个固定的费用标准，如10个服务器，同时规定当实时负载需要多于10个计算元件时，用户的账单也会随着额外的服务器数量按照一定比率进行增长，主要依据额外服务器数量的多少以及相应的使用时间长度来定。

这样计费的单位可以用来反映被计费的资源情况。举个例子，计费可以用这样的单位来表示，如：MIPS-小时，CPU-小时，千CPU-秒等。

客户可见的控制平台API

在另外一个可替换的方式下，VSF的容量可以通过提供给用户一个应用编程接口(API)来实现控制，该API为控制平台定义了能改变资源的命令。因此，客户准备的应用程序能用API来发表命令和请求争取更多的服务器，更多的存贮，更大的带宽等等。当客户需要应用程序了解计算网格环境和利用控制平台所提供的能力时，这种可替换方式可以被客户所应用。

上面揭示的结构中，没有任何东西需要客户来改变他的应用程序在计算网格的使用。现存的应用程序，如同其在手工配置的的服务器租区一样继续工作。但是，一个应用程序，如果它根据由控制平台所提供的实时负载监控功能，更好了解其所需要的计算资源，那么它就能利用计算网格动态性的好处。

前面提到的特性的API，它能够使应用程序改变一个服务器租区的计算能力，却不能用现存的手工方法来构建一个服务器租区。

自动更新和改版

利用这里所揭示的方法和构造，控制平台能执行在VSF计算元件中运行的操作系统软件的自动更新和改版。因此，最终用户或客户不需要担心更新具有新的路径、错误修改等等的操作系统。控制平台在收到这些软件元时能保持对它们的收藏，并自动地将它们分发和安装在所有受到影响的VSF中的计算单元。

实施机构

计算元件和管理构造能够以多种方式实施。在一个实施例中，每一个计算元件，除稳定的存贮设备1210外，是一个具有如图12所示元件的通用数字计算机，管理构造是一个如图12所示的通用数字计算机，它能够在实施这里所描述的进程(处理)的程序指令控制下进行运作。

图12是一个结构图，说明了一个计算机系统1200，依靠它本发明的一个实施例能被实施。计算机系统1200包含一根总线1202或其他的用来交流信息的通信构造，还有一个用来处理信息的处理器1204，它和总线1202相连。计算机系统1200也包含一个主内存1206，例如随机访问内存(RAM)或其他动态存储设备，与总线1202相连，用来存贮信息和由处理器1204执行的指令。主内存1206在处理器1204执行指令时也用来存储临时变量和其他中间信息。计算机系统1206也包含一个只读内存1208或其他固定的存储设备，它与总线1202相连，用来存贮处理器1204处理用的信息和指令。还设有存储设备1210，例如磁盘或光盘，其和总线1202相连用来存储信息和指令。

计算机系统1200通过总线1202和显示器1212相连，如阴极射线管(CRT)，它能向计算机用户显示信息。输入设备1214，包括字母数字型和其他类型的键盘，与总线1202相连，对处理器1204进行信息沟通或者指令选择。另一种用户输入设备类型如光标控制1216，如鼠标，轨迹球，或光标方向键，它们是用来对处理器1204进行方向信息沟通和命令选择，和对显示器1212上的光标移动进行控制。这种输入设备典型地有两个轴的两维自由度，第一轴是X，第二轴是Y，它们允许该设备在一个平面上进行定位。

本发明是涉及计算机系统1200的使用，它用来实施这儿所描述的方法，构造和结构。依照本发明的一个实施例，这种方法和构造通过计算机系统1200来实施，它对处理器1204执行了一条或多条存储在内存1206中的指令做出响应。这种指令可以从另外的计算机可读介质中读入主内存1206，此介质可以是存储设备1210。执行存储在主内存1206中的指令系列使得处理器1204执行了这所描述的处理步骤。在一个可以更换的实施例中，硬线电路可以用来替代或者与软件指令进行组合来实施该发明。因此，本发明的实施例不受任何硬件电路和软件特定组合的限制。

术语“计算机可读介质”在这使用指的是任何参与向处理器1204提供指令的介质。该介质可以以多种形式存在，它包含但不局限于稳定介质，不稳定介质和传输介质。稳定介质，举例有光盘或磁盘，如存储设备1210。不稳定介质包括动态存储器，举例有主内存1206。传输介质包括同轴电缆，铜线和光纤，包括组成总线1202的线缆。传输介质能采用声波和光波的形式，如在广播和红外线传输数据产生的声波和光波。

通常的计算机可读介质形式包括软盘，移动硬盘，硬盘，磁带，或任何磁介质，CD-ROM，任何其他的光介质，打孔卡，纸带，任何其他带孔的物理介质，RAM，PROM，EROM，FLASH-EPROM，任何其他内存计划或胶卷，如下文所述的声波载体，或任何其他计算机能读的介质。

各种计算机可读介质可以携带一个或多个指令序列给处理器1204进行处理。举例，指令初始时是由一个远程计算机的磁硬盘携带。该远程计算机将指令载入它的动态内存然后使用调制解调器通过电话线进行发送。计算机系统1200的本地调制解调器收到来自电话线上的数据，然后使用一个红外线传送设备将其转换成红外线信号。一个红外线探测器能接收到红外信号携带的数据，然后一定的线路会将其置入总线1202中。总线1202将数据载入主内存1206，处理器1204从那得到并且执行该指令。该指令在被主内存接收后可以在被处理器1204执行前或执行后存入存储设备1210中。

计算机系统1200也包含一个通信接口1218与总线1202相连。通信接口1218有一个双通道数据沟通与网络链1220连接，而网络链1220又和本地网络1222相连。举例，通信接口1218或许是一块集成的服务数字网络卡(ISDN)或是一个能与电话线通信的提供数据传送的调制解调器。作为另外一个例子，通讯接口1218或许是一块本地局域网卡(LAN)，它能连接兼容LAN并且实现数据沟通。无线连接也可以被实施应用。在任何这样的实施中，通信接口1218发送和接收电气、电磁或光信号，它们携带数字数据流来表示各种类型的信息。

网络链1220一般通过一个或多个网络向其他数据设备提供数据通信。例如，网络链1220可通过本地网1222向主机计算机1224或由ISP(互联网服务提供器)操作的数据设备提供连接。ISP 1226再通过全球分组数据通信网(现通称为互联网1228)提供数据通信服务。本地网1222和互联网1228都使用携带数字数据流的电信号、电磁信号或光信号。通过各种网络的信号，以及在网络链1220上及通过通信接口1218的信号，给计算机系统和从它载运数字数据，这些信号都是示范性的传输信息的载波形式。

计算机系统1200通过网络、网络链1220和通信接口1218能发送消息和接受数据，包括程序码。在互联网例子中，一服务器1230通过互联网1228、ISP 1226、本地网1222和通信接口1218可传送被请求的应用程序码。根据本发明，一个这样下载的应用程序实现了在此描述的方法和机制。

接收到的码，可以在其收到时由处理器1204执行，和/或存储在存储设备1210或其他固定存储装置中供以后执行。这样，计算机系统1200可获得载波形式的应用程序码。

优点，范围

在此公开的计算网络在概念上可与公共电力网相比较，该电力网有时叫作电力网格。电力网格为许多部门通过单独的大规模的电力基础结构获得电力服务提供一种可伸缩的手段。类似地，在此公开的计算网格利用一单独大规模的计算基础结构给许多组织提供计算服务。利用电力网格，电力用户并不独立地管理他们的个人电力设备。例如，无理由要一个电器用户在其设施中或在一共享的设施中运行一个个人发电站并单个地管理它的容量及增长。相反，电力网格可使电力大规模地分布给许多人口段，据此可提供巨大的规模经济。类似地，在此公开的计算网格利用单个大规模计算基础结构能向许多人口段提供计算服务。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种数据处理的方法，包括以下步骤：

从一组处理器中选择它的一个子组；

产生指令使得一第一交换机系统将所述处理器子组中的每个处理器逻辑相连；

从一组存储设备中选择它的一个子组；

产生指令使得一第二交换机系统将所述存储设备子组中的每个存储设备在逻辑上互相连接并且与所述的处理器子组相连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从一组处理器中选择它的一个子组的步骤，包括从一池可得到的中央处理器中选择它的子池的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从一组处理器中选择它的一个子组的步骤，包括从一池可得到的中央处理器中选择它的子池的步骤；以及

每个中央处理器包括第一和第二网络接口以及存储器接口，前者配置用来从一虚拟局域网交换机接收指令，而后者配置用来通过一存储域网交换机连接到该存储设备子组。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的产生指令使得一第一交换机系统将所述处理器子组中的每个处理器逻辑相连接的步骤，包括对一连接到该处理器的虚拟局域网交换机产生指令的步骤，该指令使该虚拟局域网交换机在逻辑上将处理器子组中的处理器相连接。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从一组存储设备中选择它的一个子组的步骤，包括一池可得到的存储设备中选择该存储设备子组的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从一组存储设备中选择它的一个子组的步骤，包括从一池可得到的存储设备中选择该存储设备子组的步骤；以及

每个存储设备包括一设置来从一虚拟存储域网交换机接收指令的交换机接口。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的产生指令使得一第二交换机系统将所述存储设备中的每个存储设备在逻辑上相互连接的步骤，包括对一连接该存储设备的虚拟存储域网交换机产生指令的步骤，该指令使得该虚拟存储域网交换机在逻辑上将该存储设备子组中的存储设备相连接。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的从一组处理器中选择它的子组的步骤是由一控制器所完成，该控制器连接并且控制该第一交换机系统、第二交换机系统和该处理器组。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过以下方式建立一第一虚拟服务器租区，用于一第一数据处理操作：从该处理器组中选择第一处理器子组来处理该第一数据处理操作；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将在一第一虚拟局域网中的该第一处理器子组中的每个处理器互相连接；从该存储设备组中选择一第一存储设备子组以存储该第一数据处理问题的信息；以及产生指令使得一第二交换机系统在逻辑上将该第一存储设备子组中的每个存储设备相互连接与在第一存储域网区中的该第一处理器子组相连接；

通过以下方式建立一第二虚拟服务器租区，用于一第二数据处理操作：从该处理器组中选择第二处理器子组来处理第二数据处理操作；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将在一第二虚拟局域网中的该第二处理器子组中的每个处理器互相连接；从该存储设备组中选择一第二存储设备子组以存储该第二数据处理问题的信息；以及产生指令使得该第二交换机系统在逻辑上将该第二存储设备子组中的每个存储设备相互连接并与在第二存储域网区中的该第二处理器子组相连接；

其中，所述的指令安全地把该第一处理器子组与该第二处理器子组及第二存储设备子组隔离开。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

从该组处理器中选择一附加处理器；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该附加处理器与在该处理器子组中的处理器相连接。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

从该处理器子组中选择一有待从该子组中移走的特定处理器；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定的处理器与该处理器子组去连接。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定的处理器与该处理器子组去连接；

逻辑上将该特定处理器置于该可得到的处理器池之中。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

从该第一处理器子组中选择一有待从该第一子组移走的特定处理器；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器与该第一处理器子组去连接；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器加到该处理器的第二子组。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括初始将全部处理器分配给一可得到的处理器空池的步骤。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：动态地在逻辑上从该处理器子组移走或给它加入一或多个处理器，以响应该处理器子组所经受的实时负载。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：动态地在逻辑上从该存储设备子组移走或给它加入一或多个存储设备，以响应该存储设备子组所经受的实时负载。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：将该第一交换机系统的一接口连接到一外部网，据此该处理器子组响应来该外部网的请求。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在逻辑上将一附加处理器加到该处理器子组以响应由该处理器子组所经受的实时负载；

重新启动该附加处理器；

在该附加处理器中加载从一在该存储设备子组中的一个存储设备中的预定区域得到的操作系统镜像。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

逻辑上将一负载均衡器连接到该处理器子组中的处理器上；

指令该负载均衡器对由该处理器子组中的处理器完成的处理进行负载均衡。

20.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过以下方式动态地在逻辑上对该处理器子组增加一附加处理器以响应由该处理器子组所经受的实时负载：

对该虚拟局域网增加该第一交换机系统中的与该附加处理器相连的那些接口端口；

对该储存域网区增加一该附加处理器的存储域端口。

21.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

通过以下方式动态地在逻辑上从该处理器子组移走一处理器以响应由该处理器子组所经受的实时负载；

从该虚拟局域网移走该第一交换机系统中与该附加处理器相连的那些接口端口；

从该存储域网区移走一该处理器的存储域端口。

22.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在逻辑上给该控制器所用的私有存储域网区分配一个或多个该第二交换机系统的端口，这些端口与专门分配给该控制器的一个存储设备相连。

23.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将该处理器子组中的每个处理器与一存储的预定计划相连，该计划将多个处理作用中的一个作用与该存储设备子组中的一个存储设备的引导镜像相连；

产生指令使得该处理器子组中的每个处理器加载并执行来自与该处理器的处理作用相连的存储设备的引导镜像。

24.一种数据处理的方法，包括以下步骤：

通过以下方式建立一第一虚拟服务器租区，用于一第一数据处理操作：从该处理器组中选择第一处理器子组来处理该第一数据处理操作；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将在一第一虚拟局域网中的该第一处理器子组中的每个处理器互相连接；从该存储设备组中选择一第一存储设备并子组的存储该第一数据处理问题的信息；以及产生指令使得一第二交换机系统在逻辑上将该第一存储设备子组中的每个存储设备相互连接与在第一存储域网区中的该第一处理器子组相连接；

通过以下方式建立一第二虚拟服务器租区，用于一第二数据处理操作：从该处理器组中选择第二处理器子组来处理第二数据处理操作；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将在一第二虚拟局域网中的该第二处理器子组中的每个处理器互相连接；从该存储设备组中选择一第二存储设备子组以存储该第二数据处理问题的信息；以及产生指令使得该第二交换机系统在逻辑上将该二存储设备子组中的每个存储设备相互连接并与在第二存储域网区中的该第二处理器子组相连接；

25.一种数据处理系统，包括：

多个处理器；

一个与该多个处理器相连的第一交换机系统；

多个存储设备；

一个与该多个存储设备相连的第二交换机系统；

一个与该第一交换机系统和第二交换机系统相连的控制器；

该控制器中用来从多个处理器中选择一该处理器的子组的装置；

该控制器中用来产生指令的装置，该指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该处理器子组中的每个处理器相互连接；

该控制器中用来从多个存储设备中选择一该存储设备的子组的装置；

该控制器中用来产生指令的装置，该指令使得该第二交换机系统在逻辑上将该存储设备子组中的每个存储设备互连并与该处理装置子组相连。

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，该控制器还包括通过从一池可得到的中央处理器选择中央处理器子池的方式来从该组处理器中选择它的一个子组的装置。

27.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述的用来选择处理器子组的装置包括用来从一池可得到的中央处理器中选择中央处理器子池的装置，以及

所述的每个中央处理器包括配置来从一虚拟局域网交换机接收指令的第一和第二网络接口，和一配置来通过一存储域网交换机连接存储设备子组的存储接口。

28.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述的产生指令使得一第一交换机系统在逻辑上将该处理器子组中的每个处理器互连的装置。

29.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述的选择一存储设备子组的装置，包括用来从一池可得到的存储设备中选择所述存储设备子组的装置。

30.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述的选择一存储设备子组的装置，包括用来从一池可得到的存储设备中选择所述的存储设备子组的装置；以及

每个存储设备包括一交换机接口，其配置用来从一虚拟存储域网交换机中接收指令。

31.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述的用于产生指令使得该第二交换机系统在逻辑上将该存储设备中的每个存储设备互连的装置，包括用来对一连接该存储设备的虚拟存储域网交换机产生指令使得该虚拟存储域网交换机在逻辑上将该存储设备子组中的存储设备互连的装置。

32.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括：

一用于第一数据处理操作的第一虚拟服务器租区，它通过以下方式来建立：在一组处理器中选择处理该第一数据处理操作的第一处理器子组；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上把在第一虚拟局域网中的该第一处理器子组中的每个处理器互连；从该存储设备组中选择第一存储设备子组以存储该第一数据处理问题的信息；以及产生指令使得第二交换机系统在逻辑上将该第一存储设备子组中的每个存储设备互连并与第一存储域网区中的该第一处理器子组相连接；

一用于第二数据处理操作的第二虚拟服务器租区，它通过以下方式来建立：

从该处理器组中选择第二处理器子组来处理该第二数据处理操作；产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上把在第二虚拟局域网中的该第二处理器子组中的每个处理器互连；从该存储设备组中选择第二存储设备子组以存储该第二数据处理问题的信息；以及产生指令使得该第二交换机系统在逻辑上将该第二存储设备子组中的每个存储设备互连并与在第二存储域网区中的第二处理器子组相连接；

其中，所述指令安全地把第一处理器子组与第二处理器子组和第二存储设备子组隔离开。

33.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括：

用于从该处理器组中选择一附加处理器的装置；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该附加处理器与该处理器子组中的处理器相连的装置。

34.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括：

用于从该处理器子组中选择一有待从该子组中移走的特定处理器的装置；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器从该处理器子组中去连接的装置。

35.根据权利要求26所述的系统，其特征在于还包括：

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器从该处理器子组中去连接的装置；

用于在逻辑上将该特定处理器置入该可得到的处理器池中的装置。

36.根据权利要求28所述的系统，其特征在于还包括：

用于从该第一处理器子组中选择一有待从该第一子组中移走的特定处理器的装置；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器从该第一处理器子组中去连接的装置；

产生指令使得该第一交换机系统在逻辑上将该特定处理器加到该第二处理器子组的装置。

37.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括用于在开始将所有处理器分配给一可得到的处理器空池的装置。

38.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括用于动态地在逻辑上给该处理器子组增加或从它移去一或多个处理器以响应该处理器子组所经受的实时负载的装置。

39.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括用于动态地在逻辑上给该存储设备子组增加或从它移走一或多个存储设备以响应该存储设备子组所接受的实时负载的装置。

40.根据权利要求25所述的系统，其特征在于所述的控制器还包括一负载监视器，它产生表示处理该处理器子组中每个处理器负载的信息。

41.根据权利要求25所述的系统，其特征在于该第一交换机系统包括一具有非延性端口识别符的虚拟局域网交换机。

42.根据权利要求25所述的系统，其特征在于该第二交换机系统包括一存储域网交换机，其中该存储设备子组逻辑地组织在一存储域区中，并且，该存储域网交换机只允许该处理器子组中的那些处理器访问该存储设备子组。

43.根据权利要求25所述的系统，其特征在于该第二交换机系统包括一存储域网交换机，其中，该存储设备子组逻辑地组织在一存储域网区中，并且该存储域网交换机只允许采用一或多个光纤通道交换机的处理器子组中的那些处理器访问该存储设备子组。

44.根据权利要求25所述的系统，其特征在于该第二交换机系统包括一存储域网交换机，其中该存储设备子组逻辑地组织在一存储域网区中，并且该处理器子组通过一负载均衡器或防火墙连接至一外部网络。

45.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括在一子网络中互连的多个控制器，该子网络包括该第一交换机系统的控制端口和第二交换机系统的控制端口。

46.根据权利要求45所述的系统，其特征在于还包括一代理控制器，设置得周期地得到该处理器子组中的每个处理器数，以接受表示当时处理器负载、网络负载或存储负载的实时信息，并设置得将该信息通信给每一个控制器。

47.根据权利要求45所述的系统，其特征在于还包括逻辑地将该第二交换机系统的一或多个端口分配给一私有存储域网区供控制器使用，上述端口与专门分配给该控制器的存储设备中的一个存储设备相连。

48.根据权利要求25所述的系统，其特征在于还包括：

多个存储的预定计划，每一个与多个处理作用中的一个相连，而该处理作用带有在该存储设备子组中的一个存储设备的引导镜像；用于将该处理器子组中的每个处理器与该计划中的一个相连并且使得该处理器子组中的每个处理器从与该处理器的处理作用相关连的存储设备加载并执行该引导镜像的装置。

49.一个虚拟计算系统，包括：

多个处理器，其逻辑地组织在多个处理和子组中，每个子组作为多个虚拟局域网中的一个而逻辑地组织；

多个存储设备，其逻辑地组织在一连接该多个虚拟局域网的存储域网中，用于存储其中一个子组所用的数据和指令；以及

一控制平台，其与该多个虚拟局域网和存储域网相连，且配置得动态地给该子组增加或移去处理器，以及动态地给该存储域网增加或移去存储设备，以响应实时发生的改变处理负载条件和改变存储需求。

50.根据权利要求49所述的系统，其特征在于还包括：

多个存储的预定计划，每一个与多个处理作用中的一个相连，而该处理作用带有在该存储设备子组中的一个存储设备的引导镜像；

用于将一个处理器子组中的每个处理器与该计划中的一个计划相连并且使得该处理器子组中的每个处理器从与该处理器的处理作用相关连的存储设备加载并执行引导镜像的装置。

51.一种计算机可读介质，传送一串或多串供一可扩展的计算系统的数据处理指令，其中由一或多个处理器对所述的一或多串指令的执行，使得所述的一个或多个处理器完成以下步骤：

从一组处理器中选择它的一个子组；

产生指令使得一第一交换机系统将该处理器子组中的每个处理器逻辑相连；

从一组存储设备中选择它的一个子组；

产生指令使得一第二交换机系统将该存储设备子组中的每个存储设备逻辑地互连并且与该处理器子组相连。