专利名称：一种基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法
技术领域：
本发明涉及计算技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法。
背景技术：
在大規模高密度集群中，网络地址配置和管理在集群运维工作中非常重要，在很大程度上影响了集群运维工作的效率。在集群运行中，难免会发生节点宕机，如果没有有效的网络地址配置和管理策略，需要耗费大量人力人工定位故障节点并进行故障恢复，这就影响了整个集群的运维效率，甚至影响到集群的性能。在集群网络地址配置管理中，一般使用DHCP (动态主机设置协议，Dynamic HostConfiguration Protocol)协议进行网络地址配置和管理。其中，DHCP协议是一个局域网的网络协议，其使用UDP (User Datagram Protocol,用户数据报协议)协议工作。并且，DHCP协议的主要操作是给内部网络或网络服务自动分配IP地址，并且给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机进行中央管理的手段。客户端计算机向DHCP服务器发送MAC(MediaAccess Control,介质访问控制)地址作为获取IP的标识。在ー些高密度嵌入式集群中，因为硬件及设计需要所有节点的初始MAC地址相同，由此通过DHCP协议进行动态IP的获取成为问题，其中不能通过DHCP协议进行网络地
址配置和管理。因此，需要ー种简单高效的能够进行自动的网络地址配置和管理、并具有一定的容错能力的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供ー种基于空间坐标的嵌入式高密度集群自动网络地址配置及管理方法。根据本发明，提供了一种基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其包括硬连线步骤，用于将各个节点组卡的控制接ロ以硬连线方式进行连接，以形成集群网络；网络地址配置步骤，用于通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置決定的。优选地，在所述网络地址配置步骤中，将位置信息编码分成低位数据段、中位数据段以及高位数据段。优选地，在所述网络地址配置步骤中，根据节点组卡上的节点数量来决定低位数据段的长度。优选地，在所述网络地址配置步骤中，根据集群网络中的节点组卡的数量来决定中位数据段的长度。优选地，在所述网络地址配置步骤中，将高位数据段的长度设置为两位。优选地，在所述网络地址配置步骤中，利用高位数据段来指定网络地址配置方式及有效位标志；在高位数据段为特定值的情况下判断当前编码有效并使用位置信息编码进行节点网络地址配置，否则表示采用节点文件系统的网络地址配置文件进行节点网络地址配置。优选地，所述网络地址配置步骤包括第一步骤，其中利用控制节点根据集群网络的规模大小向不同的节点组卡写入不同的网络地址；第二步骤，在节点启动时通过控制接口读取网络地址中的位置信息编码；第三步骤，根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码是否有效，并且其中，如果根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码有效，则处理转到第四步骤，如果根据高位数据段判断当前编码无效，则处理转到第五步骤；第四步骤，使用位置信息编码进行节点网络地址配置，同时将网络地址配置写入文件系统的网络地址配置脚本中。在本发明中，首先，通过硬连线的方式集中对所有节点进行网络地址配置，解决了自动进行网络地址配置的问题；其次，通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置决定的，从而实现节点的快速定位；并且基于空间坐标的自动网络地址配置方法具有一定容错 能力，即，即使在使用过程中因为某些原因而出现接口不能正确配置的情况，也能通过本发明方法的作为冗余设置的文件系统中的网络地址配置文件，在获取位置信息失败的情况下仍能保证网络地址配置的正确性。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了高密度嵌入式集群架构。图2示意性地示出了根据本发明实施例的位置信息编码的示例。图3示意性地示出了根据本发明实施例的节点网络地址配置的配置步骤的示例。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。图I所示为一个典型的高密度嵌入式集群架构是一个层次的架构，该嵌入式集群架构包括8个节点组卡，具体地，例如，嵌入式集群架构具有第一节点组卡O、第二节点组卡
I、……、第八节点组卡7。每个节点组卡上有8个节点(在节点板上)，例如，第一节点组卡O具有第一节点A0、第二节点Al、……、第八节点A7。由此，整个嵌入式集群架构由64个节点组成。该嵌入式集群架构还包括与各个节点组卡连接的控制节点B。每个节点组卡具有布置在各自的节点板的控制接口。例如，第一节点组卡O具有第一控制接口 Pl。在这样的高密度嵌入式集群中，为了支持自动网络地址配置，其实现方案既要能够满足自动网络地址配置及节点定位的应用需求，又要照顾到硬件资源开销、设计复杂性、实现的稳定性、可靠性等多方面因素。由此，优选地可采用通用的GPI0(General Purpose Input Output,通用输入/输出)接ロ作为提供位置信息的接ロ，这些位置信息是在节点组卡和底板上以硬连线方式的直接实现，实现简单且稳定可靠。即，在本发明实施例中，将各个节点组卡的控制接ロ以硬连线方式进行连接(例如连接至一个底板上)，以形成集群网络。此后，通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置決定的；这将在下文中予以具体描述。在本发明实施例的方法中，控制节点B采用集中分层控制的方式向每个节点提供位置信息。具体地，通过硬连线的方式将每个节点的节点板的位置信息送入节点GPIO接ロ中，节点通过读取相应GPIO接口中的数据来确定其位置信息。同时，本发明实施例的方法 提供一种统ー的位置信息编码来根据位置信息决定节点网络地址配置。具体地说，位置信息编码是决定节点网络如何配置的唯一规则，其编码长度由系统规模决定。在本发明实施例中，将位置信息编码分成低位数据段、中位数据段以及高位数据段。在图I所示的典型系统中，每个节点组由8个节点构成，8个节点组板构成整个嵌入式集群系统。这种配置下，位置信息编码的长度为8位，其中位置信息编码的最低3位(低位数据段)用于表示节点在节点组卡上的位置，从000到111分别表示位置O到7 ;位置信息编码的倒数第4到6位(中位数据段)表示节点组卡在机箱底板中的位置，编码范围可以从O到7 ;节点位置编码的最高2 (高位数据段)位指定网络地址配置方式及有效位标志，具体地说，例如，位置信息编码的最高2位为“01”表示当前编码有效并使用位置信息编码进行节点网络地址配置，否则(高位数据段为“01”之外的值的情况下)表示采用节点文件系统的网络地址配置文件进行配置。设置有效位标志可以保证节点能够按照指定的方式进行网络地址配置，并能够避免因为器件原因导致的可靠性问题。虽然示出了低位数据段的长度为3位并且中位数据段的长度为3位的示例，但是，优选地，根据节点组卡上的节点数量来决定低位数据段的长度，优选地，根据集群网络中的节点组卡的数量来决定中位数据段的长度。而且，优选地，高位数据段的长度为两位。图2示意性地示出了根据本发明实施例的位置信息编码的示例。如图2所示，最低3位“ 001”表示节点在节点组卡上的位置对应于“001”所指示的位置；倒数第4到6位“001”表示节点组卡在机箱底板中的位置对应于“001”所指示的位置；最高2位“01”表示当前编码有效并使用位置信息编码进行节点网络地址配置。而且，在本发明实施例中，位置信息编码的与节点及节点组卡的空间坐标相关的，编码规则与空间坐标的对应关系根据需求指定，这样就可以直接根据节点的IP地址方便地确定节点位置。具体地说，例如，图3示意性地示出了根据本发明实施例的节点网络地址配置的配置步骤的示例。如图3所述，节点网络地址配置步骤如下第一步骤S 1，其中利用控制节点(如图I所示的控制节点B)根据集群网络的规模大小向不同的节点组卡写入不同的网络地址；
第二步骤S2，在节点启动时通过控制接口(例如GPIO接口)读取网络地址中的位置信息编码，处理转到第三步骤S3 ；第三步骤S3，根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码是否有效；并且其中，如果根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码有效，则处理转到第四步骤S4 ;如果根据高位数据段判断当前编码无效，则处理转到第五步骤S5。第四步骤S4，其中根据规则生成节点IP地址进行网络地址配置(即，使用位置信息编码进行节点网络地址配置)，同时将网络地址配置写入文件系统的网络地址配置脚本中。第五步骤S5，其中在启动过程中不通过读取位置信息配置网络，而是交由操作系统自行进行网络地址配置，即采用节点文件系统的网络地址配置文件进行节点网络地址配置。
由此获得了节点网络地址配置步骤的一个具体实现方式。由此，本发明实施例至少具有下述优势I.在大规模高密度嵌入式集群中采用集中控制的方式进行网络地址配置在典型的嵌入式集群中，由于硬件不支持的原因，不能采用DHCP协议进行网络地址配置，通过硬连线的方式集中对所有节点进行网络地址配置，解决了自动进行网络地址配置的问题。2.通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置决定的。采用固定的编码格式可以将IP与位置信息通过预设规则对应起来，从而实现节点的快速定位。3.基于空间坐标的自动网络地址配置方法具有一定容错能力在使用过程中会因为某些原因出现GPIO接口不能正确配置的情况，通过本发明方法的冗余设置(文件系统中的网络地址配置文件)，在获取位置信息失败的情况下仍能保证网络地址配置的正确性。此外，需要说明的是，说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于包括 硬连线步骤，用于将各个节点组卡的控制接口以硬连线方式进行连接，以形成集群网络； 网络地址配置步骤，用于通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置决定的。
2.根据权利要求I所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，在所述网络地址配置步骤中，将位置信息编码分成低位数据段、中位数据段以及高位数据段。
3.根据权利要求2所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，在所述网络地址配置步骤中，根据节点组卡上的节点数量来决定低位数据段的长度。
4.根据权利要求2所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，在所述网络地址配置步骤中，根据集群网络中的节点组卡的数量来决定中位数据段的长度。
5.根据权利要求2所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，在所述网络地址配置步骤中，将高位数据段的长度设置为两位。
6.根据权利要求I至5之一所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，在所述网络地址配置步骤中，利用高位数据段来指定网络地址配置方式及有效位标志；在高位数据段为特定值的情况下判断当前编码有效并使用位置信息编码进行节点网络地址配置，否则表示采用节点文件系统的网络地址配置文件进行节点网络地址配置。
7.根据权利要求2至5之一所述的基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法，其特征在于，所述网络地址配置步骤包括 第一步骤，其中利用控制节点根据集群网络的规模大小向不同的节点组卡写入不同的网络地址； 第二步骤，在节点启动时通过控制接口读取网络地址中的位置信息编码； 第三步骤，根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码是否有效，并且其中，如果根据所读取的位置信息编码的高位数据段判断当前编码有效，则处理转到第四步骤，如果根据高位数据段判断当前编码无效，则处理转到第五步骤； 第四步骤，使用位置信息编码进行节点网络地址配置，同时将网络地址配置写入文件系统的网络地址配置脚本中。
全文摘要
本发明提供了一种基于空间坐标的集群网络自动配置及管理方法。将各个节点组卡的控制接口以硬连线方式进行连接，以形成集群网络；通过采用固定编码格式的位置信息编码进行层次的网络地址配置，其中位置信息编码长度是由集群网络中的节点的系统规模及层次配置决定的。将位置信息编码分成低位数据段、中位数据段以及高位数据段；并且，利用高位数据段来指定网络地址配置方式及有效位标志；在高位数据段为特定值的情况下判断当前编码有效并使用位置信息编码进行节点网络地址配置，否则表示采用节点文件系统的网络地址配置文件进行节点网络地址配置。
文档编号H04L29/12GK102868761SQ20121037498
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者郝子宇, 谢向辉, 吴东, 原昊, 钱磊, 臧春峰, 李玺, 朱桂明 申请人:无锡江南计算技术研究所