CN1557086A

CN1557086A - 群集化节点配置中主节点的选择

Info

Publication number: CN1557086A
Application number: CNA038010593A
Authority: CN
Inventors: G��ɣ��; G·桑帕斯库玛尔
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2023-01-07
Also published as: TW200302645A; ATE313906T1; WO2003061237A2; CN100452794C; KR100537581B1; DE60302876T2; US6950855B2; JP2005515713A; JP3809872B2; WO2003061237A3; EP1477008B1; DE60302876D1; US20030140108A1; EP1477008A2; AU2003235606A1; TWI229990B; CA2456836A1; KR20040066785A

Abstract

一种用于选择主节点以管理一个具有多个节点和重叠节点组的计算机网络中的目标节点组的方法和系统。所述系统包括确定网络中节点对的汉明距离。所述节点对包括两个节点对成员并且所述汉明距离是节点对成员未共同共享的节点组的数目。在一确定操作中确定网络中节点的参与指数。所述参与指数是节点所属于的节点组的数目。还确定节点对的可用性潜力。所述可用性潜力是节点对成员的参与指数之和减去节点对的汉明距离。通过搜索网络的最大总可用性潜力来寻找节点对的最佳组合。从该节点对的最佳组合选择目标节点组的主节点对。如果目标节点组的主节点对不存在，将为该目标节点组选择一个属于目标节点组的主节点。

Description

群集化节点配置中主节点的选择

技术领域

本发明总体上涉及计算机网络，具体涉及网络群集环境中的负载平衡。

背景技术

随着某些因特网站点变得流行，它们可能达到这样一点，即单个服务器可能不足以跟上它们系统上的负载。这种情况的一个解决方法是将若干台服务器(也称为节点)组合成一个节点组。对于客户机，该节点组(也称为负载平衡组)仍然显示为单个的服务器。但是在内部，到达该节点组的工作负载在节点组成员间平均分配，以便没有一个节点会超过负载。

在某些网络配置中，将创建若干节点组来处理系统中的不同资源。例如，一个节点组负责传输数据文件，而另一个节点组处理站点的电子邮件服务。此外，网络中的某些节点可以属于若干个节点组，从而创建重叠的节点组。尽管这种灵活的节点组配置是有利的(由于它们允许高效的资源分配)，它们可能难于管理。

网络管理员通常在一个节点组中至少配置一个节点作为主节点(本文中也称为lb节点[lbnode])。一般说来，主节点拥有节点组并负责在各节点组成员间分配任务。因此，除了执行与节点组中的其它节点相同的任务，主节点还负责在各节点组成员间分配工作。

通常，主节点由网络管理员手工进行选择。尽管网络管理员可以使用任何标准来选择主节点，但通常基于高可用性来选择主节点。高可用性是指节点提供对网络资源的连续访问(甚至发生严重的网络故障时)的能力。因此，网络管理员经常面临寻找节点组中可用性最高的节点以选择作为组的主节点的任务。在或许重叠的节点组中寻找可用性最高的节点可能是一个困难的任务并可能需要网络管理员使用费时的“尝试-纠正”技术。

另一种提高节点组可用性的方法是为节点组选择一个主要主节点和次要主节点(也称为主lb节点和次lb节点)。主要主节点主动地处理节点组的负载平衡，而次要主节点用作一个备用主节点，随时准备在主要主节点出现故障时接管负载平衡。创建一个主节点对增加了节点组的冗余性并因此提高了节点组的可用性。但是，添加一个次要主节点现在需要网络管理员在节点组中寻找两个节点来担当lb节点，进一步使问题复杂化。通常，在可能有重叠节点组的网络中，仍必须选择主lb节点和次lb节点，以保证最大的可用性。

发明内容

本发明通过提供一种用于在具有多个节点和节点组的计算机网络中选择主节点以管理一个目标节点组的方法解决了现有技术中的上述问题。

该方法包括一个确定操作以确定网络内节点对的汉明距离(hammingdistance)。每个节点对包括两个节点对成员，节点对的汉明距离是节点对成员未共同共享的节点组的数目。还使用另一个确定操作来确定网络内节点的参与指数(participation index)。参与指数是节点所属的节点组的数目。还确定节点对的可用性潜力(availability potential)。可用性潜力是节点对成员的参与指数之和减去节点对的汉明距离。通过查找网络的具有最大总可用性潜力的节点对组合来寻找节点对的最佳组合。一个选择操作从节点对的最佳组合中选择一个主节点对，该主节点对的两个节点对成员都属于目标节点组。如果目标节点组的主节点对不存在，将选择一个属于目标节点组的节点作为目标节点组的主节点。

本发明的另一个方面是用于选择主节点以管理计算机网络中的目标节点组的数据结构。网络中节点对的数据结构包括一个汉明距离数组，该数组包含节点对成员未共同共享的节点组的数目。此外，网络中节点的数据结构包括一个参与指数数组，该数组包含节点所属的节点组的数目。进而，网络中节点对的数据结构包括一个可用性潜力数组，该数组包含节点对成员的参与指数的和减去节点对的汉明距离。

本发明的另一方面是一种包含在有形介质中的计算机程序产品。该计算机程序产品包括耦合到该有形介质上用于选择主节点以管理一个具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的计算机可读程序代码。该计算机可读程序代码包括配置成确定网络中节点对的汉明距离的程序代码。如上所述的汉明距离是节点对成员未共同共享的节点组的数目。另一程序代码配置成确定网络中节点的参与指数，该参与指数是节点所属的节点组的数目。另一程序代码配置成确定节点对的可用性潜力，该可用性潜力是节点对成员的参与指数之和减去节点对的汉明距离。然后使程序寻找节点对的最佳组合，其中节点对的最佳组合具有网络的最大总可用性潜力。另一程序代码配置成选择目标节点组的主节点对。主节点对是来自节点对最佳组合的、两个节点对成员都属于目标节点组的节点对。一程序代码配置成，如果目标节点组的主节点对不存在，则为目标节点组选择一个主节点，该主节点是属于目标节点组的节点。

本发明的另一方面是一个用于选择主节点以管理具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的系统。该系统包括一个用于确定网络中节点对的汉明距离的汉明距离模块。还使用一个参与指数模块确定网络中节点的参与指数。一可用性潜力模块确定节点对的可用性潜力并且一搜索模块寻找节点对的最佳组合。第一选择模块选择目标节点组的主节点对，并且如果目标节点组的主节点对不存在，第二选择模块将选择目标节点组的主节点。

本发明的另一方面是一种用于选择主节点以管理具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的方法。该方法包括一个用于确定网络中节点对的汉明距离的确定操作。每个节点对包括两个节点对成员，节点对的汉明距离是节点对成员未共同共享的节点组的数目。通过查找网络的具有最小总汉明距离的节点对组合来寻找节点对的最佳组合。一个选择操作从节点对的最佳组合中选择一个主节点对，该主节点对的两个节点对成员都属于目标节点组。如果目标节点组的主节点对不存在，将选择一个属于目标节点组的节点作为目标节点组的主节点。

根据以下对如附图中所示的本发明的各种实施例的更具体的描述，本发明的上述及其它特性、用途和优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出了一个根据本发明的示例性的计算机网络环境。

图2示出了一个根据本发明的分成若干节点组的计算机网络。

图3A示出了根据本发明的示例性主节点选择算法的流程图的第一阶段。

图3B示出了根据本发明的示例性主节点选择算法的流程图的第二阶段。

图4A示出了一个节点组配置数组。

图4B示出了一个参与指数数组。

图4C示出了一个汉明距离数组。

图4D示出了一个潜在可用性数组。

图4E示出了一个优选次序数组。

具体实施方式

总体上，本发明用于自动选择主节点以便实现节点组的最佳可用性。以下参考图1-4E对本发明进行了详细说明。在参考附图时，示出的相同的结构和要素以相同的参考数字表示。

图1中示出了一个根据本发明的示例性的计算机网络环境102。客户机104经由广域网(WAN)108与节点组106通信。客户机104与节点组106之间的通信路径可以包括各种对于本领域的技术人员是已知的网络设备。例如，可以使用路由器110将消息从客户机104定向到节点组106。

节点组106包括共享至少一个公共网络资源114(例如，数据)的若干节点112。选择节点组106中的一个节点作为主节点116(在本文中也称为主lb节点)。通常，主节点116记录每个节点的可用性和负载，并将新的客户机会话请求转发给具有空闲能力的节点112。以这种方式，主节点116通过将外来连接和数据包分派给节点组106中能够承担该项工作的那些节点112来担当一个负载平衡器。

节点组106还可以包括一个第二主节点118(在本文中也称为次lb节点或备用主节点)。主lb节点116和次lb节点118两者在本文中被称为主节点对或lb节点。第一和第二主节点116和118连续地监视彼此的状况(称为心跳)，以便如果第一主节点116出现故障，第二主节点118能够接管该节点组。这为系统添加了冗余并有助于在一个lb节点出现故障的情况下保持客户机会话。

在本发明的一个配置中，lb节点利用IBM的Network Dispatcher作为网络负载平衡器。IBM是国际商业机器公司的注册商标。NetworkDispatcher通过将许多单个节点链接成一个单个逻辑网络存储服务器(Network Attached Server)来提供极端负载下的高可用性。此外，Network Dispatcher记录每个节点的可用性和负载，允许主节点将新的会话请求转发给具有空闲能力的节点。还进一步构想本发明可以与运行在活动备用(active-backup)lb节点范例(例如Linux Virtual Server，各种自定义负载平衡交换机以及其它节点群集环境)中的其它网络负载平衡器一起使用。

图2中示出了根据本发明分成若干节点组106、202、204和206的计算机网络201。这样的布置代表了配置成处理大量网络业务的网络站点。可以观察到该网络中的某些节点属于两个或两个以上的节点组，由此产生了重叠的节点组。因此，本发明允许将节点任意分组成节点组，当然，假设每个节点组成员被赋予访问节点组正在提供服务的网络资源的权限。

如下所述，本发明的一个实施例是一种用于自动选择lb节点以管理计算机网络中的节点组的方法。lb节点的选择使在lb节点出现故障的情况下最优化网络的可用性和保持会话。因此本发明有助于将网络管理员从寻找最佳主节点以管理网络中的每个节点组中解放出来。

一般地，lb节点的最佳部署策略定义如下：给出一个节点集合N＝{N₁，N₂，...N_n}和集合G₁，G₂，...G_m，中一个可能重叠的节点分组集合，以使G_i＝{N_p，N_q，...}，其中N_p，N_q，...属于集合N，则要求是为每一个G_i推选一个主节点对，以使：

1.一个主节点对成员被指定为主要主节点(主lb节点)并且另一主节点对成员被指定为备用主节点(次lb节点)；以及

2.如果两个节点N_p和N_q都被推选为组G_i的主节点，则无论N_p还是N_q都不能成为具有第三节点N_r的不同节点组G_j的主节点。

如果网络中最大数目的组包含满足上述条件的主节点，则一个最佳部署策略已产生。此外，满足上述条件的那些组达到了高可用性。应当注意，在某些网络配置中，每个组都达到高可用性是不可能的。对于那些无法达到高可用性的组，本发明的选择算法选择组成员节点之一作为主节点。

在本发明的一个实施例中，该算法还遵守下列弱要求(weakrequirement)：组G₁，G₂，...G_m的主节点角色在集合N中的节点之间尽可能多地进行分配。换句话说，如果有m个组和n＞m个节点，假如配置允许，则n个节点中没有一个节点作为两个不同的组的主节点。这样一种部署策略是所期望的，因为它将网络中的进入点在系统的不同节点间进行分配，有效地增加了可用入口带宽，并由此将负载平衡业务在各节点间进行分配。

在图3A和3B中示出了根据本发明的示例性主节点选择算法的流程图。图3A中示出了该算法的第一阶段，其中各节点基于网络配置信息被最佳地配对。在图3B中示出的该算法的第二阶段中，为每个节点组推选主节点。应当强调的是，该算法的逻辑操作可以实现为(1)在一个计算系统上运行的计算机执行的步骤的序列和/或(2)计算系统内相互连接的机器模块。实施方式只是一个选择，其取决于实施本发明的系统的性能要求。相应地，构成本文中描述的本发明实施例的逻辑操作也可以替代地称为操作、步骤或模块。

该算法起始于确定汉明距离操作302。在此步骤中，计算每个节点对的汉明距离(d)。网络中每个节点对的汉明距离定义为节点对成员未共同共享的节点组的数目。例如，参考前图2，节点对(n5，n6)具有汉明距离0，因为节点n5和节点n6属于同一节点组。另一方面，节点对(n5，n10)具有汉明距离2，因为节点n10属于两个n5所不属于的节点组。返回图3A，确定了每个节点对的汉明距离后，控制被传递给确定参与指数操作304。

在确定参与指数操作304中，计算网络中每个节点的参与指数(pi)。每个节点的参与指数(pi)是通过计算节点所属的节点组的数目来计算的。例如，在图2中，节点n7具有参与指数2，因为它属于LBG-B和LBG-D。一旦确定了参与指数，则控制被传递给确定可用性潜力操作306。

在确定可用性潜力操作306中，计算每个节点对的可用性潜力(p)。节点对的可用性潜力(p)定义为节点对成员的参与指数(pi)之和减去节点对的汉明距离(d)。由于节点对成员的参与指数(pi)之和提供了该对所属的节点组的总数，并且汉明距离(d)提供了节点对成员未共同共享的节点组的数目，因此节点对的可用性潜力(p)表示该对能够向其提供高可用性的可能的节点组的数目。因此，如果p_i(n_p)是节点n_p的参与指数，p_i(n_q)是节点n_q的参与指数，并且d(n_p，n_q)是节点对(n_p，n_q)的汉明距离，则(p_i(n_p)+p_i(n_q)-d(n_p，n_q))/2是节点对(n_p，n_q)可以作为主节点的节点组的可能数目。一旦确定可用性潜力操作306完成后，控制被传递给寻找操作308。

在寻找操作308中，将找到网络的节点对的最佳组合。节点对的最佳组合是网络中具有最大总可用性潜力(p)的节点对的组合。换句话说，节点的最佳配对是通过生成在所有这样的节点配对上最大化总和∑(pi-d)的节点对来得到的。就最佳而言，应当理解，所生成的节点对的组合不一定是仅有的最佳部署策略，但是对于给定配置，无法找到比该算法所生成的部署策略更好的部署策略。

在本发明的一个实施例中，节点对的最佳组合是通过迭代地搜索一个节点对可用性潜力有序数组内的最大总可用性潜力得到的。从数组中最顶端的元素(其具有最高的潜力值)开始，记录所遇到的节点对及其可用性潜力。当考虑了所有节点后，将总可用性潜力与先前计算的总可用性潜力进行比较。如果新的总可用性潜力较高，将该节点对组合保存为最佳配对并与下一个节点对组合进行比较。重复该过程直到最佳配对的可用性潜力大于被认为是最高的节点对潜力乘以总的节点数。例如，用于确定节点对最佳组合的程序伪代码可以如下：

　　Maximum_potential＝0；

　　i＝0；

　　while(POTENTIAL[i]*NUM_NODES/2＞Maximum_potential AND

　　    i＜＝NUM_NODES*(NUM_NODES-1)/2){

　　 Total_potential＝0；

　　 PARTNER[ ]＝0；

　　 n＝0；

　　 j＝i；

　　while(n＜NUM_NODES-1 AND j＜＝NUM_NODES*(NUM_NODES-1)/2)

　　do{

　　  if(nodes a，b，in element POTENTIAL[j]have not been

　　  paired){

　　       set PARTNER[a]＝b；set PARTNER[b]＝a；

　　       Total_potential＝Total_potential+this node pair’s

　　          potential；

　　       n＝n+2；

　　       j＝j+1；

　　    }

　　  }
  if(Total_potential＞Maximum_potential){

　　Maximum_potential＝Total_potential；

　　OPTIMAL_PAIRS[ ]＝PARTNER[ ]；
        <!-- SIPO <DP n="8"> -->
        <dp n="d8"/>
  }
i＝i+1；
}
return(OPTIMAL_PAIRS[ ])；

为了更好地说明上述过程，将参考图4A-4D，其中示出了主节点选择算法所使用的示例性数据结构。根据本发明，以下说明的数据结构可以是可由该选择算法存取的任何可用介质。在本发明的一个特定实施例中，该数据结构作为计算机可读介质实现。通过实例方式(而不是限定)，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括在用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块和其它数据)的任何方法或技术中实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括，但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多用途盘(DVD)或其它光存储设备、盒式磁带、磁带、磁盘存储设备或其它磁存储设备、或者任何其它可用于存储期望的信息并可以由选择算法存取的介质。通信介质通常在一个调制的数据信号(例如载波或其它传输机制)中实现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据并包括任何信息传送介质。术语“调制的数据信号”意味着信号的一个或多个特征以这样一种方式设置或更改，以便在信号中编码信息。例如，通信介质包括有线介质(例如有线网络或直接电缆连接)以及无线介质(例如声学、RF、红外线或其它无线介质)。上述的任意组合也应包括在计算机可读介质的范围之内。

在图4A中示出了一个节点组配置数组402。该节点组配置数组402是一个m*n数组，存储了网络中每个节点和每个节点组之间的关系，其中m是网络中的节点组数，n是网络中的节点数。在本发明的一个特定实施例中，节点组配置数组402中的每一列描述一个网络节点，节点组配置数组402中的每一行描述一个网络节点组。数组单元中的“1”或布尔值“真”表示相应的节点是相应的节点组的一个成员，而“0”或布尔值“假”表示该节点不属于该节点组。例如，节点n1是节点组LBG-A、LBG-C和LBG-D的一个成员，但不是LBG-B和LBG-E的成员。

在图4B中示出了一个参与指数数组404。该参与指数数组404是一个1*n数组，存储了每个节点的参与指数(pi)。如上所述，参与指数(pi)是一个节点所属的节点组的数目。因此，参与指数数组404中的每个数组单元包含出现在对应于节点组配置数组402中的每个节点的每个列中的1的个数。

在图4C中示出了一个汉明距离数组406。该汉明距离数组406是一个n*n数组，存储了每个节点对的汉明距离(d)。如上所述，节点对的汉明距离是节点对成员未共同共享的节点组的数目。在本发明的一个实施例中，汉明距离是通过在节点组配置数组402中的两列之间执行一个异或运算并将结果中1的个数相加来计算的。例如，节点组配置数组402中列n1和n2之间的异或运算产生“11010”。将结果中的1相加得到汉明距离3。

在图4D中示出了一个潜在可用性数组408。该潜在可用性数组408是一个n*n数组，存储了每个节点对的潜在可用性(p)。如上所述，节点对的潜在可用性是通过将不同节点对成员的参与指数相加并减去节点对的汉明距离来计算的。因此，对于节点对(n3，n5)，潜在可用性等于pi(n3)+pi(n5)-d(n3，n5)或4+4-2。

潜在可用性数组408用于寻找网络中节点对的最佳组合。如上所述，节点对的最佳组合是具有最大总潜在可用性(p)值的节点对的组合。回想起节点对必须遵循以下要求：即如果两个节点对成员N_p和N_q都被推选为组G_i的主节点，则无论N_p还是N_q都不能成为具有第三节点N_r的不同节点组G_j的主节点。在节点对组合中搜索最大总潜在可用性(p)值将产生最佳节点配对(n3，n4)和(n1，n5)，其具有总潜在可用性(p)值12。这是网络中最高的潜在可用性(p)值，因此也是节点对的最佳组合。在本发明的一个实施例中，节点对的最佳组合存储在计算机存储器中。

现在返回图3A和3B，一旦找到节点对的最佳组合后，主节点选择算法继续选择操作310，如图3B所示。在选择操作310中，每个节点组都被分配一个将作为该组的主节点对的节点对。所选择的节点对必须在节点对的最佳组合中并且其两个节点对成员都必须属于该节点组。因此，对于一个给定的目标节点组，该目标节点组的主节点对必须从节点对的最佳组合中选择并且两个节点对成员都必须属于该目标节点组。

例如，重新参考图4A的节点组配置数组402，计算出的此网络配置的节点对的最佳组合为(n3，n4)和(n1，n5)。来自节点对的最佳组合的、两个节点对成员都属于节点组LBG-B的唯一节点对是节点对(n3，n4)。因此，选择节点对(n3，n4)作为LBG-B的主节点对。类似地，选择节点对(n3，n4)作为LBG-C和LBG-E的主节点对。至于节点组LBG-D，来自节点对的最佳组合的、两个节点对成员都属于LBG-D的唯一节点对是节点对(n1，n5)。因此，选择节点对(n1，n5)作为LBG-D的主节点对。最后，可以选择节点对(n1，n5)和(n3，n4)两者作为节点组LBG-A的主节点对，因为两个节点对的节点对成员都属于LBG-A。如上所述，在本发明的一个实施例中，利用一个优先选择顺序从两个或两个以上合格的节点对选择一个主节点对。

返回图3B，在选择操作310完成后，控制被传递给查询操作312。在查询操作312中，该算法检查是否存在任何未被分配主节点对的节点组。如果节点对的最佳组合中没有两个节点对成员都属于目标节点组的节点对，该目标节点组不会被分配主节点对。如果查询操作312确定所有节点组都被分配了主节点对，则该算法结束。如果查询操作312报告一个或多个节点组没有被分配主节点对，控制传递给选择操作314。

在选择操作314中，每个没有被分配主节点对的节点组被分配一个主节点。被选择的主节点不必一定属于节点对的最佳组合，但是，该主节点必须属于目标节点组。如果目标节点包含的节点多于一个，则这些节点中的任何一个节点都可以起主节点的作用。如下所述，在本发明的一个实施例中，利用一个优先选择顺序从属于目标节点的可选择的节点中选择一个主节点。在每个没有主节点对的节点组都被分配了一个主节点后，该算法结束。

如上所述，在本发明的一个实施例中，利用了主节点对的优选顺序。当超过一个的节点对可以用作节点组的主节点对时，选择具有最小参与指数(pi)的节点对作为主节点对。例如，返回图4A-4D，早先确定该网络配置的最佳节点对组合为(n3，n4)和(n1，n5)。还观察到节点对(n3，n4)和(n1，n5)两者都可以用作LBG-A的主节点对。(n3，n4)的参与指数(pi)，即pi(n3)+pi(n4)，为8。同样地，(n1，n5)的参与指数(pi)为7。因此，被选择作为LBG-A的主节点对的节点对是节点对(n1，n5)，因为它具有比节点对(n3，n4)更小的参与指数(pi)。

在图4E中示出了一个优选顺序数组410。该优选顺序数组410存储在计算机存储器中并列出了计算机网络中每个节点组的主节点的分层结构。例如，LBG-A的主节点的优选顺序为节点对(n1，n5)，后跟节点对(n3，n4)。因此，如果节点对(n1，n5)出现故障，可以利用优选顺序数组410迅速选择并指定节点对(n3，n4)作为LBG-A的新的主节点对。

除了确定主节点对的优选顺序，还可以使用参与指数(pi)确定主节点的优选顺序。回想起当没有节点对可以用作目标节点组的主节点对时，任何属于目标节点组的节点都可以被选择作为主节点。如果可以用作节点组的主节点的节点多于一个，选择具有最小参与指数(pi)的节点作为主节点。

返回图4E，如在优选顺序数组410中列出的，LBG-B的优选顺序为节点对(n3，n4)，然后是节点n2，后跟节点n5。因此，如果主节点对(n3，n4)出现故障，为LBG-B选择的下一个主节点是n2。如果主节点n2出现故障，为LBG-B选择的下一个主节点是n5。应当注意，优选顺序数组410还可以用于在节点返回联机时选择主节点。例如，如果节点对(n3，n4)返回联机时LBG-B的主节点是n5，可以使用优选顺序数组410迅速推选节点对(n3，n4)作为LBG-B的新主节点对。

在本发明的另一实施例中，通过最小化网络的总汉明距离(而不是最大化总可用性潜力)得到节点对的最佳组合。因此，该实施例包括一个确定操作，用于确定网络内的节点对的汉明距离。接着，通过查找网络中具有最小总汉明距离的节点对的组合来寻找节点对的最佳组合。一个选择操作从节点对的最佳组合中选择一个主节点对，该主节点对的两个节点对成员都属于目标节点组。如果目标节点组的主节点对不存在，将选择一个属于目标节点组的节点作为目标节点组的主节点。

前述对本发明的说明是出于解释和说明的目的提供的。上述指导说明可以应用于任何这样的节点组：所述节点组是群集化的并且主节点必须从一个重叠节点组集合中选择，以使(1)所述主节点在其被推选为主节点的组中共享成员资格，并且(2)所述主节点复制有关组的某些状态信息(通过心跳或类似的方式)。因此，上述说明并非旨在是穷尽性的或将本发明限定于所公开的精确的形式，可以对本发明作出其它修改和变更。选择并说明所公开的实施例是为了最好地说明本发明的原理并且其由此的实际应用使本领域的其他普通技术人员能够在适合于所构想的特定使用的各种实施例和各种修改中最好地利用本发明。附带的权利要求书旨在被解释为包括除目前现有技术所限定的本发明的其它替代实施例。

Claims

1.一种用于选择主节点以管理一个具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的方法，所述方法包括：

确定网络中节点对的汉明距离，所述每个节点对具有两个节点对成员并且所述汉明距离是所述节点对成员未共同共享的节点组的数目；

确定网络中节点的参与指数，所述参与指数是节点所属于的节点组的数目；

确定所述节点对的可用性潜力，所述可用性潜力是所述节点对成员的参与指数之和减去所述节点对的汉明距离；

寻找节点对的最佳组合，所述节点对的最佳组合具有网络的最大总可用性潜力；

为所述目标节点组选择一个主节点对，所述主节点对是来自所述节点对的最佳组合的两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对；以及

如果所述目标节点组的所述主节点对不存在，为所述目标节点组选择一个主节点，所述主节点是属于所述目标节点组的节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：任一为所述目标节点组选择的所述主节点对的所述节点对成员都不是另一具有第三节点的节点组的主节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：为所述目标节点组选择一个主节点对进一步包括如果所述节点对的最佳组合包含多于一个的、两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对，选择具有最小的所述节点对成员的参与指数的和的节点对。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：为所述目标节点组选择一个主节点进一步包括如果属于所述目标节点组的节点多于一个，选择具有最小参与指数的节点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：确定网络中节点对的汉明距离包括对所述节点对成员执行“异或”操作。

6.一种存储在计算机可读介质上、用于选择主节点以管理一个具有多个节点和重叠节点组的计算机网络中的目标节点组的数据结构，所述数据结构包括：

一个用于网络中节点对的汉明距离数组，所述数组包含节点对成员未共同共享的节点组的数目；

一个用于网络中节点的参与指数数组，所述数组包含所述节点所属于的节点组的数目；以及

一个用于网络中节点对的可用性潜力数组，所述数组包含所述节点对成员的参与指数的和减去所述节点对的汉明距离。

7.根据权利要求6所述的数据结构，其特征在于：所述汉明距离数组是一个n*n数组，其中n是网络中的节点数。

8.根据权利要求6所述的数据结构，其特征在于：所述参与指数数组是一个1*n数组，其中n是网络中的节点数。

9.根据权利要求6所述的数据结构，其特征在于：所述可用性潜力数组是一个n*n数组，其中n是网络中的节点数。

10.根据权利要求6所述的数据结构，进一步包括一个存储网络中每个节点和每个节点组之间的关系的节点组配置数组。

11.根据权利要求10所述的数据结构，其特征在于：所述节点组配置数组是一个m*n数组，其中m是网络中的节点组数，n是网络中的节点数。

12.根据权利要求10所述的数据结构，其特征在于：在所述节点组配置数组中，“1”用于表示所述节点属于所述节点组，“0”用于表示所述节点不属于所述节点组。

13.根据权利要求6所述的数据结构，进一步包括一个节点对的最佳组合，所述节点对的最佳组合是具有网络的最大总可用性潜力的节点对的组合。

14.根据权利要求6所述的数据结构，进一步包括一个列出了网络中节点组的主节点对的分层结构的优选顺序数组。

15.根据权利要求14所述的数据结构，其特征在于：所述优选顺序数组还包括网络中节点组的主节点的分层结构。

16.一种包含在有形介质中的计算机程序产品，包括：

耦合到所述有形介质用于选择主节点以管理一个具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括：

配置成使所述程序确定网络中节点对的汉明距离的第一计算机可读程序代码，所述节点对具有两个节点对成员并且所述汉明距离是所述节点对成员未共同共享的节点组的数目；

配置成使所述程序确定网络中节点的参与指数的第二计算机可读程序代码，所述参与指数是节点所属于的节点组的数目；

配置成使所述程序确定每个节点对的可用性潜力的第三计算机可读程序代码，所述可用性潜力是所述节点对成员的参与指数的和减去所述节点对的汉明距离；

配置成使所述程序寻找节点对的最佳组合的第四计算机可读程序代码，所述节点对的最佳组合具有网络的最大总可用性潜力；以及

配置成使所述程序为所述目标节点组选择一个主节点对的第五计算机可读程序代码，所述主节点对是来自节点对的最佳组合的两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对；以及

如果所述目标节点组的所述主节点对不存在，第六计算机可读程序代码配置成使所述程序为所述目标节点组选择一个主节点，所述主节点是属于所述目标节点组的节点。

17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于：所述有形介质包括磁盘。

18.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于：所述有形介质包括光盘。

19.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于：所述有形介质包括传播信号。

20.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其特征在于：所述有形介质包括随机存取存储器装置。

21.一种用于选择主节点以管理一个具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的系统，所述系统包括：

用于确定网络中节点对的汉明距离的汉明距离模块，所述每个节点对具有两个节点对成员并且所述汉明距离是所述节点对成员未共同共享的节点组的数目；

用于确定网络中节点的参与指数的参与指数模块，所述参与指数是节点所属于的节点组的数目；

用于确定所述节点对的可用性潜力的可用性潜力模块，所述可用性潜力是所述节点对成员的参与指数之和减去所述节点对的汉明距离；

用于寻找节点对的最佳组合的搜索模块，所述节点对的最佳组合具有网络的最大总可用性潜力；

用于选择所述目标节点组的主节点对的第一选择模块，所述主节点对是来自所述节点对最佳组合的两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对；以及

如果所述目标节点组的所述主节点对不存在，用于为所述目标节点组选择一个主节点的第二选择模块，所述主节点是属于所述目标节点组的节点。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：为所述目标节点组选择的所述主节点对的所述节点对成员不是另一具有第三节点的节点组的主节点。

23.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述第一选择模块进一步包括如果所述节点对的最佳组合包含多于一个的、两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对，选择具有最小的所述节点对成员的参与指数的和的节点对。

24.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述第二选择模块进一步包括如果属于所述目标节点组的节点多于一个，选择具有最小参与指数的节点。

25.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述汉明距离模块包括对所述节点对成员执行“异或”操作。

26.一种用于选择主节点以管理一个具有多个节点和节点组的计算机网络中的目标节点组的方法，所述方法包括：

确定网络中节点对的汉明距离，每个所述节点对具有两个节点对成员并且所述汉明距离是所述节点对成员未共同共享的节点组的数目；

寻找节点对的最佳组合，所述节点对的最佳组合具有网络的最小总汉明距离；

为所述目标节点组选择一个主节点对，所述主节点对是来自所述节点对最佳组合的两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对；以及

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：任一为所述目标节点组选择的所述主节点对的所述节点对成员都不是另一具有第三节点的节点组的主节点。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：为所述目标节点组选择一个主节点对进一步包括：

确定网络中节点的参与指数，所述参与指数是节点所属于的节点组的数目；以及

如果所述节点对的最佳组合包含多于一个的、两个节点对成员都属于所述目标节点组的节点对，选择具有最小的所述节点对成员的参与指数的和的节点对。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：为所述目标节点组选择一个主节点进一步包括：

如果属于所述目标节点组的节点多于一个，选择具有最小参与指数的节点。

30.根据权利要求26所述的方法，其特征在于：确定网络中节点对的汉明距离包括对所述节点对成员执行“异或”操作。