[发明专利]用于分布式系统中的应用的实时迁移和自动恢复的系统

说明书

用于在多个服务器之中的应用分布的方法和装置，确保对用于该应用的主设备上的应用数据的改变被异步地复制到用于该应用的多个从设备。服务器可以位于地理上不同的位置中；本发明准许通过高等待时间和有损的网络连接的数据复制以及在硬件和网络故障条件下的故障容许。对应用的访问由分布式协议处理机调解，其允许针对任何应用的任何请求被寻址到任何服务器，并且其当与复制系统合作地工作时，即刻暂停连接以允许应用及其状态在服务器之前的无缝、一致的实时迁移。另外，一种系统，其基于由每个应用所生成的负载的动态测量和每个应用的拓扑偏好而控制上述实时迁移，以便自动将服务器保持在最优利用水平。

技术领域

本发明涉及在服务器集群上管理多个应用，并且具体地但不排他地涉及用于以分区和容许故障的方式异步地复制与跨高等待时间的联网系统中的多个（虚拟或物理）服务器（集群）的应用集合有关的数据的机制和装置。

背景技术

对于托管（host）网络连接的应用的组织（包括但不限于，托管因特网上的网站的公司）而言，存在两个关键问题：

1．组件、服务器、网络和存储设备可能故障，在这种情况下将需要也许手动地从辅助（secondary）数据存储（诸如在灾难恢复站点处的备份）中恢复应用。我们将称此为冗余问题。

2．由应用所生成的负载可能随时间而显著地变化，例如网站可能经历业务量中的尖峰，因此应用可能需要在服务器之间移动以便维持可接受水平的利用。我们将称此为负载平衡问题。

在冗余问题的情况下，当前解决方案包括：

•例如通过双冗余电源的使用来在物理硬件层级上添加冗余。对于该途径的缺点包括：在单个服务器内完全消除单点故障是极其困难（即，昂贵）的，并且即便这能够实现，系统仍将在操作系统或其它应用软件中具有单点故障（例如web（网络）服务器或内核（kernel）可能崩溃）。

•虚拟化服务器并且将存储器和系统状态中的每个改变通过高速LAN（局域网）复制到第二物理主机，使得如果第一主机故障则第二主机能够接管，例如利用VMwarevMotion。对该途径的缺点包括：虚拟化在应用上强加性能开销，其需要几乎两个服务器的资源来运行（实时的那个和复制品），并且复制品在地理上只能够定位在本地。此外该途径仅在共享的存储后端的情况下工作，其可能昂贵得令人望而却步。而且该途径在没有服务器之间的高速连接性的情况下不能被应用在数据中心之间或者商品设置（commoditysetup）上。

在负载平衡问题的情况下，当前解决方案包括：

•当负载的尖峰发生时在服务器之间手动地移动应用。该途径的缺点包括：单独的服务器易受其所托管的应用中任何一个的负载中的尖峰伤害，其能够导致服务器上所有托管的应用崩溃，以及对于可能显著延迟恢复时间的手动干预的需要。

•利用操作系统层级约束来隔离在系统上生成大量负载的应用，例如CloudLinux内核扩展。该途径的缺点包括：如果应用经历负载中的尖峰，则实际上使该应用离线（或者使其非常缓慢地运行），直到它被手动移动到另一服务器为止。

·使用负载平衡器装置（硬件或软件），结合无状态或半无状态应用服务器和共享的存储后端（SAN），以便跨多个服务器而分配应用的负载。我们将称该解决方案为“经典集群”。对于该途径的缺点包括：SAN自身充当单点故障，其故障可以是灾难性的，并且这样的集群不能在地理上跨不同区域而进行操作。对于典型集群的另外的缺点包括：需要实现针对“裂脑（split-brain）”问题的复杂解决方案，其中服务器变成从彼此断开但却不从共享的存储介质断开，这能够导致数据毁损，从而需要管理员设置定额（quorum）、围栏（fencing）或STONITH（“将其它节点爆头”），用以如果服务器变得无响应则将其物理断电。

发明内容