[发明专利]基于分布式协商算法的协同内核构建方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机应用领域，针对由大量不可靠设备组成的数据中心环境，基于分布式协商算法实现分布式协同内核的构建。

背景技术

计算与通信技术的高速发展加速了互联网应用在人们日常生活中的普及，而在数据中心内构建高效可靠的数据中心应用是支持高质量互联网应用的重要保障。在数据中心中，一类重要服务是协同服务，它对构建数据中心应用起着支撑作用。协同服务有很多种形式，而协同内核的主要目标是用来支撑这些不同形式的协同服务的构建。基于协同内核，可以高效地构建各种不同的协同服务。

协同内核是构建数据中心应用的一个关键元素，其主要挑战在于如何在同时满足数据一致性（协同内核的一个必要性质）和网络分隔容忍性（容忍节点出现类似宕机、网络断连等错误情况）的前提下，尽量保证协同内核的可用性（系统能够正常为客户提供服务）。

为了解决该问题，申请人设计了基于分布式协商算法的协同内核构建技术，该技术能够有效地构建协同内核，并且在典型的数据中心的环境中，能够保证很高的可用性。

发明内容

本发明提供了一种基于分布式协商算法的技术，该技术用于构建协同内核，其主要包括以下步骤：

1)数据中心包含三类节点：主服务节点，从服务节点，以及客户节点。主服务节点接收到客户节点发出的请求后，根据请求的类型，进入步骤2)或者步骤3)。

2)主服务节点处理客户节点发出的写请求。

3)主服务节点处理客户节点发出的读请求。

4)数据中心中的设备不可靠，当主服务节点无法正常运作时，协同内核将自动地在所有从服务节点中选出一个新的主服务节点，继续为客户节点提供服务。

协同内核的系统结构如图1所示。

上述步骤1)的具体过程为：

11)客户节点通过某种方式获知主服务节点的地址，并将操作请求通过网络协议封装在数据包中，然后发送给主服务节点。由于协同内核由不可靠的设备组成，所以原有的主服务节点可能无法正常工作。为了应对上述异常情况，需要动态地在所有从服务节点中选出新的主服务节点，以继续为客户节点提供服务。某些客户节点可能无法及时知晓新的主服务节点地址，其可能将请求发送给从服务节点。如果主服务节点接收到客户请求，进入步骤12)。如果从服务节点接收到客户请求，进入步骤13)。

12)主服务节点从数据包中解析出客户节点的操作请求。操作请求分为两种：写请求和读请求。如果是写请求，则进入步骤2)，如果是读请求，则进入步骤3)。

13)从服务节点从数据包中解析出客户节点的操作请求后，不对该请求做任何处理，并向客户节点返回错误信息，告知该客户节点其主节点地址信息有误。出错信息通过网络协议封装在数据包中。

上述步骤2)的具体过程为：

21)根据读请求包含的信息，读取相应的数据。需要通过某种并发控制技术保证读取结果的正确性。

22)向客户节点返回读取结果，读取结果通过网络协议封装在数据包中。上述步骤3)的具体过程为：

31)将写请求作为一条日志记录写入副本日志的尾端。

副本日志是如下的一种数据结构：

副本日志类似于传统的本地日志，日志内部存储了连续的记录，其中每条记录由唯一的记录位置标记。同时，日志内部包含了一个指示当前读写位置的指针。当对副本日志成功执行读写操作后，该指针指向下一个读写位置。与本地日志的不同之处在于，副本日志是一个全局日志。所有的服务节点都包含一个副本日志，并且这些副本日志存储了相同的记录。

32)系统设置一个时间参数T，该参数用于限定上述写入操作的完成时间。如果写入操作在T时间内成功执行，以小幅增加的方式对时间参数T进行更新，并进入步骤33)。如果未能在T时间内成功执行，主服务节点自动地降级为从服务节点，同时向客户节点返回出错信息，出错信息通过网络协议封装在数据包中。副本日志的写入操作按如下方式执行：