[发明专利]用于在集群中指示节点存活的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及分布式信息处理领域，更具体地，涉及用于在集群中指示节点存活的方法和设备。

背景技术

随着计算技术的发展，集群已经成为了一种重要的现代计算架构。在集群中，通常需要系统中的特定节点(可以是设备，也可以是应用程序等)向其他节点指示其存活(aliveness)，即，该节点目前处于可操作状态或有效工作状态。例如，在多个节点组成的集群中，通常存在一个或多个节点充当该集群的主节点，其例如负责控制集群以及其他成员节点的行为。此类主节点需要不断地向集群中的其他节点(称为“从节点”)指示其存活。如果主节点没有指示其存活，则从节点可以认为主节点已经发生故障。此时，集群系统中的从节点可以“竞争”成为新的主节点，以便确保整个集群系统的正常运转。可以理解，主节点向其他节点指示其存活是维护集群正常操作的基础之

除了集群中的主节点之外，另一个需要指示存活的常见场景是对共享资源持续性互斥占有(即，对该共享资源的排他性使用要持续一段时间)的节点向等待使用该共享资源的节点指示其存活。具体而言，由于目前资源的所有者节点要独占资源直到其放弃或者出现故障，因此需要向共享资源的其他等待节点指示其目前正在正常地使用该资源，以避免出现死锁的现象。如果资源的所有者节点不再指示其存活，则其他等待节点可以结束等待，并主动竞争对该共享资源的使用。

在现有技术中，一种指示节点存活的方法是基于网络心跳消息。需要向其他节点指示其存活的节点在网络上以预定间隔发送心跳消息，以宣称其存活。其他节点如果能够在预定间隔接收到网络上的心跳消息，则表明主节点目前处于存活状态。反之，如果在预定间隔没有接收到心跳消息，则可以认为主节点已经出现故障。这种方法存在较为明显的缺陷。首先，网络心跳的丢失可能是主设备和/或从设备端的网络造成的。因此，需要其他辅助算法来确定问题究竟发生在主节点还是从节点侧的网络。其次，很多基于共享存储的集群在节点之间并不存在强网络连接(例如，虚拟机文件系统VMFS)。此时，网络心跳机制可能根本无法工作。另外，网络分割问题仅仅表示网络连接问题，并不足以表明主节点已经发生故障。由网络分割问题引起的后续集群保护动作可能不必要地破坏数据完整性。

除了网络心跳之外，另一已知的存活指示策略是磁盘心跳。例如，可以设置由主节点和所有从节点可访问的共享存储(例如，磁盘)，并且在该磁盘上设置专门的区域。主节点持续地更新该区域中的存储内容，由此将其存活通知给其他节点。与网络心跳相比，磁盘心跳克服了其某些缺点。然而，在磁盘心跳策略中，系统必须预留附加的存储空间以用于磁盘心跳信息。另外，预留存储空间中的磁盘心跳信息的损坏可能导致“裂脑”(split-brain)问题。而且，尽管将磁盘心跳与重要互斥数据一起存储能够提供更为准确的判断。但是频繁地访问/更新不同扇区中的磁盘心跳信息使得读写头来回移动，从而影响了其他数据I/O存取的效率。除此之外，磁盘心跳信息还必须具有主节点的标识信息，以便其他节点能够知道究竟谁是主节点。然而，在某些特定的集群配置中，可能同时存在多个主节点。此时，系统必须设计非常复杂的算法来跟踪主节点的存活。

因此，本领域中需要一种在集群中更为准确、有效和方便地指示设备存活的技术方案。

发明内容

鉴于以上问题，本发明提出一种更为有效和方便地在集群中指示主节点存活的方法和设备。

在本发明的一个方面，提供一种用于在集群中的主节点处向至少一个从节点指示该主节点存活的方法。该方法包括：创建针对该集群的共享资源的持久性预留；以及通过周期性地更改该持久性预留的状态来更新该集群的世代指示，其中该世代指示是该至少一个从节点通过访问该共享资源可获得的。

在本发明的另一方面，提供一种用于在集群中的主节点处向至少一个从节点指示该主节点存活的设备。该设备包括：创建装置，配置用于创建针对该集群的共享资源的持久性预留；以及更新装置，配置用于通过周期性地更改该持久性预留的状态来更新该集群的世代指示，其中该世代指示是该至少一个从节点通过访问该共享资源可获得的。

在本发明的又一方面，提供一种用于在集群中的从节点处检测该集群中的主节点是否存活的方法。该方法包括：向该集群的共享资源进行注册；定期访问该共享资源以获得该集群的世代指示；以及通过确定该世代指示与先前获得的世代指示相比是否被更新，来检测该主节点是否存活。