[发明专利]一种面向服务的快速透明故障转移装置及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及服务器故障转移领域，尤其涉及面向服务的快速透明故障转移装置及实现方法。

背景技术

随着网络通讯技术的不断发展，各种网络增值业务和应用服务也在迅猛增长，用户不仅需要开放完善的服务提供，更需要高质量不间断的服务交付。这就对面向服务环境下的容错技术提出了严格的要求，在关键网络服务中，如果系统设备出现故障或离线维修都会导致服务中断，从而造成严重的后果。

一个著名的例子是e-bay，1999年e-bay公司10个小时的网络服务中断造成了至少五百万美元的经济损失。由此可见，在面向服务的环境下，关键网络服务必须能够在恶劣条件下保证全天候的服务可用性。

传统应用中系统的可用性被定义为系统可为用户所使用时间和运行时间的百分比，即正常运行时间的百分比。面向服务环境中，服务的可用性定义为用户对服务的满意程度，即在传统的系统可用性基础上增加了服务连续性(High Availability+Service Continuity＝ServiceAvailability)。可用性是从系统的角度来看系统软硬件正常运行的时间比，而服务连续性则是从用户的角度来看服务是否能够不间断交付。

面向服务环境动态、开放的特点，以及服务本身的自治性，使得用户无法对底层服务资源有完全的了解和控制，为了向用户提供可靠连续的服务，用户数据和会话状态必须保存以防止系统故障或系统切换，这是一项复杂并具有挑战性的工作，但它也是提供服务可用性的关键。除了要求应用程序和系统状态要保存在可靠的冗余部件上，系统还要为有状态服务提供快速透明的故障转移方案。

目前，针对故障转移的研究不是很多，而且大多数故障转移方案并不能保证服务的可用性，在系统出现故障或故障转移期间都会或多或少造成服务中断，同时对用户也不是透明的，在故障转移和恢复过程中经常会涉及到客户端，客户端的参与可能是简单的超时重新请求，也可能直接参与服务器选择和连接状态迁移，尽管有客户端参与的解决方案会提供一定的灵活性，但对客户端透明的解决方法更有必要。

同时，主、备服务器之间的数据传输和信息交互通常采用TCP(Transmission ControlProtocol—传输层控制协议)完成，TCP协议处理复杂，效率不高，会增加了故障转移延时和系统开销。

最后，由于目前绝大多数操作系统内部均未提供故障转移机制，所以故障转移方案基本上都是在应用程序中实现的，这导致了较高的系统处理开销。

发明内容

为了实现现有技术中存在的问题，本发明提出一种面向服务的故障转移装置和利用该装置进行快速透明的系统故障转移方法。

本发明保证系统在出现故障时进行的故障转移对用户是透明的，同时具有较短的故障转移延时和较低的系统开销，能够在保证服务可用性前提下高效透明地进行故障转移。

一种面向服务的快速透明故障转移装置，包括，主、备服务器，客户端，其特征在于所述主、备服务器操作系统中还包括：

主控进程模块和通信控制进程模块；

所述主控进程模块，运行在操作系统的用户态，负责控制服务软件状态切换，控制包括通信控制进程在内的应用进程的转移和服务进程的状态数据同步；

所述通信控制进程模块，运行在操作系统的内核态，负责底层网络连接切换和通信链路上缓存的消息处理；

所述主控进程模块和通信控制进程模块在故障转移的过程进行协调，完成应用进程的状态转移和底层网络连接切换。

一种面向服务的快速透明故障转移实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

主服务器发生故障，主控进程向通信控制进程发起故障转移通知；

主控进程进行服务软件状态切换，应用进程的状态转移，并完成各服务进程的状态数据同步；

通信控制进程进行进程的状态转移，并完成底层链路的切换；

所述应用进程的状态转移和底层链路的切换是同时进行的。

所述应用进程的状态转移的具体步骤如下：

第1步，主服务器主控进程启动故障转移之前，确定故障转移的条件满足要求，开始进入故障转移；

第2步，主服务器主控进程通知通信控制进程故障转移开始，主服务器收到的客户消息不再向上层服务应用进程派发，直接转发到备用服务器缓存，停止向客户端发送服务数据，并将未传输完的服务数据转发到备用服务器缓存，等到故障转移结束后重新发送；

第3步，主服务器系统主控进程开始进行应用进程的故障转移，并通知备用服务器进行主备角色转换；