[发明专利]服务器集群系统及其负载均衡实现方法

说明书

本发明提供一种服务器集群系统及其负载均衡实现的方法，其中的系统包括：主节点、备用节点和普通节点；主节点包括信息收集模块、负载计算模块和连接分发决策模块；备用节点，用于向主节点上报所述备用节点的信息，并与主节点的信息同步，以及对普通节点进行筛选，以便其成为主节点后，选择出的普通节点作为新的备用节点；普通节点，用于向主节点上报所述普通节点的信息，以及当其成为备用节点时，进行备用节点切换。利用本发明，通过使用网状组网的具有主备用节点的服务器集群系统，利用主备用节点的结构实现连接分发，达到分摊连接的功能，能够解决连接分发延时、连接不稳定和不可靠的问题。

技术领域

本发明涉及服务器集群技术领域，更为具体地，涉及一种服务器集群系统及其负载均衡实现方法。

背景技术

随着汽车保有量的上升、道路拥堵状况的加剧以及交通安全事故的频繁发生，越来越多的组织机构及个人认识到深入理解驾驶员的驾驶行为将有助于制定更为合理的交通法则和设计更加有效的智能驾驶导航系统，从而达到减少交通事故提高交通效率的目的。而上述的分析需要建立在大量的行车数据的基础上，需要大量智能终端(包括车载终端、手机终端等设备)不断实时地采集行车数据上传至车载服务器并进行分析。因此，随着智能终端及其业务量的不断提升，单一的服务器已经无法满足要求，服务器集群成为一种需要解决问题的方案。

就智能终端而言，其承担着数据收集的重任，需要不断高效地采集车辆的行车数据，并与服务器保持连接，将搜集到的数据实时地传送到服务端，此过程简称为“数据摆渡”。在实时“数据摆渡”领域中，一般采用长连接方式，即保持智能终端长时间在线，从而保证数据的实时性。同时，由于其数据量取决于车辆的使用量，因此必然存在与服务器端的大量数据交互。因此，在此架构下，如何设计服务器，一方面满足大量智能终端的长连接需求，另一方面保证大量数据的收发及存储正常，成为了该领域的一个需要解决的问题。

针对上述问题，一种解决方案是采用反向代理以实现负载均衡。

在采用反向代理实现的负载均衡方案中，利用的是反向代理服务器实现链接分发。其具体方法可以描述为：反向代理服务器首先接受来自网络上的连接请求，并与其建立连接，然后将随后收到的来自客户终端的访问请求转发给内部服务器，并将从内部服务器上返回的结果再次转发给相应的发起连接请求的客户终端。在此过程中，反向代理服务器对外表现为一个服务器，对内则是连接请求的总入口和总出口，负责将连接分发给内部的各个服务器。

这种解决方案的缺陷在于：由于反向代理服务器处于OSI七层模型中的应用层，因此必须为每一种应用服务专门开发一个反向代理服务器，这样就限制了反向代理负载均衡技术的应用范围。目前，反向代理技术一般都用于对web服务器的负载均衡，另外，在反向代理方式实现的负载均衡中，针对每一次代理行为，代理服务器必须打开两个连接，一个对外，一个对内，因此在并发连接请求数量非常大的时候，代理服务器的负载也就非常大了，在该类网络中，通常情况下都是代理服务器本身成为了服务性能的瓶颈。

另一种最常用的解决方案是基于网络地址转换(NAT)技术实现的负载均衡。网络地址转换技术诞生之初，为了解决IPv4公网地址数量减少的问题，将内部多个服务器对外映射为一个单独的服务器，以利用一个公网IP使内部多个服务器对外提供服务。

在这种基于网络地址转换(NAT)技术实现的解决方案中，从网络上发起的连接请求，经过地址转换服务器进行地址转换，再分发到内部的各个服务器上。采用这种方式实现的负载均衡，虽然能够解决反向代理技术位于应用层，但尚需要针对每种应用服务专门开发反向代理服务器的问题；并且网络地址转换方式实现的负载均衡仍需要针对每次请求打开对内及对外的两个连接才能实现，因此在数据里非常大的时候地址转换服务器本身会成为性能瓶颈。