[发明专利]用于群集系统的安全的完全共享文件存储

说明书

本发明涉及可伸缩且容错的计算机系统。

对于能够快速、可靠且安全地在全球范围内访问大量共享数据的需求促进着多处理范例的发展。其中，应用程序、数据存储、处理能力以及其他资源都分布在一个处理器群中。随着时间的推移，已开发出了一系列架构来解决对多处理的需求。根据处理器所共享的资源不同，多处理架构可以分为三类：完全共享(share everything)架构、非共享(shared nothing)架构以及部分共享(shared something)架构。

完全共享架构的一个示例是对称多处理(SMP)架构。SMP系统能够调节多进程或多线程负载，以使应用程序代码能够在系统中的任何处理器上运行，而无需变换软件。为SMP系统添加新的处理能力就象添加新的CPU板一样简单，只要操作系统能利用它即可。SMP的实施通常会提供多个CPU和存储卡，它们在一个既宽且快的总线上彼此通信并与输入/输出板通信。

SMP方法要求各处理器间密切通信。维护各处理器间的一致性也十分重要。一致性协议的额外开销及复杂性可能会对SMP架构的可伸缩性带来负面影响。进而，在SMP架构中的处理器典型地共享一个操作系统的副本。除了限制SMP架构的可伸缩性之外，共享操作系统的副本会产生一种潜在的可能性：当共享很多资源时，会发生许多单一的错误点。

提供容错(结束故障failover)的一种常用技术是依靠客户应用程序来识别服务器何时不能满足请求，且在不能满足请求的情况下，或者再找另一个服务器，或者完全拒绝该请求。例如，诸如CORBA或Microsoft的组件对象模型(COM)和分布式组件对象模型(DCOM)这样的对象技术可用于实现这一技术。这些对象架构要求客户机和服务器间有一对一的关系。如果服务器由于任何原因出错，客户机需要通过找到另一个可以执行相同服务的服务器或者处理错误情况的方式来处理该故障。这些方法要求有复杂和费时的通信结构来为应用程序提供足够的容错性能。

由位于Washington州Redmond的Microsoft公司提供的另一个支持服务器进程结束故障的系统叫做Microsoft群集服务器(MSCS)。MSCS系统使用热待机技术，其中，主服务器和备用服务器来回发送“保活”消息，以便待机服务器在无法联系到主服务器时被激活。这是一个费时的结束故障过程。此外，由于备用服务器的计算机资源要到发生故障时才使用，此系统也是低效率的。

一个计算机系统包括多个处理器，每个处理器执行一个独立的操作系统映像，而不共享文件系统状态信息。系统包括一个与多个处理器连接的活动背板；以及一个或多个与活动背板连接的数据存储设备，它们用于满足来自多个处理器的数据请求，每个数据存储设备均适用于在一个处理器写入某个文件时保护该文件并在处理器完成对该文件的操作后释放该文件。

本发明的实施包括以下一个或多个实施方案。活动背板可以是一个交换机。这个交换机可以是以太网交换机。每个数据存储设备均可以是廉价磁盘冗余阵列(RAID)设备。每个数据存储设备均可以是网络数据存储设备。文件共享协议可以受到处理器和数据存储系统的支持。可以在数据存储设备上提供一种锁定文件的方式。字节范围锁定方式可用于控制对数据存储设备的访问。蜂窝交换机可以于处理器相连。另外，会从由电话应用程序、语音识别应用程序、电子邮件应用程序、个人信息管理应用程序或Web代理应用程序组成的组中选择一个或多个应用程序。

第二方面，在计算机系统中提供文件存储的方法包括：在多个处理器的每个处理器上执行一个独立的操作系统映像，而不共享文件系统状态信息；通过与多个处理器连接的活动背板进行数据通信；从一个或多个与活动背板连接的数据存储设备传输数据以满足来自多个处理器的数据请求，每个数据存储设备均适用于在一个处理器写入某个文件时保护该文件并在处理器完成对该文件的操作后释放该文件。