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TWI548246B - 叢集伺服器部署方法以及使用該方法的裝置 - Google Patents

叢集伺服器部署方法以及使用該方法的裝置 Download PDF

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TWI548246B
TWI548246B TW102143986A TW102143986A TWI548246B TW I548246 B TWI548246 B TW I548246B TW 102143986 A TW102143986 A TW 102143986A TW 102143986 A TW102143986 A TW 102143986A TW I548246 B TWI548246 B TW I548246B
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董匡皓
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緯創資通股份有限公司
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Description

叢集伺服器部署方法以及使用該方法的裝置
本發明關連於一種雲端運算技術，特別是一種叢集伺服器部署方法以及使用該方法的裝置。
雲端運算是一種牽涉使用多部透過通訊網路連結在一起的電腦來提供各式各樣運算能力的技術，通訊網路可指網際網路(Internet)、區域網路(local area network,LAN)等。然而，工程師以人工的方式部署叢集伺服器時，需要耗費大量的時間。例如，逐一將電腦組態成主伺服器(master server)、從伺服器(slave server)、儲存伺服器(storage server)，或以上的任意組合。然而，這樣繁瑣的人工作業常常會出錯，且一旦發生錯誤，可能會導致雲端運算環境無法成功建立。因此，需要一種叢集伺服器部署方法以及使用該方法的裝置，用以減少工程師部署叢集伺服器的時間，以及降低組態的錯誤率。
本發明的實施例提出一種叢集伺服器部署方法，由動態主機設定通訊協定伺服器中之處理單元執行，包含以下步驟。由請求伺服器接收請求訊息後，將關聯於請求伺服器的部署資訊封裝於認可訊息，其中的請求訊息用以請求先前指派的IP位址。將認可訊息回覆給請求伺服器，使得請求伺服器依 據認可訊息中的部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的主伺服器或從伺服器。
本發明的實施例另提出一種叢集伺服器部署裝置，包含通訊介面以及處理單元。處理單元透過通訊介面由請求伺服器接收請求訊息後，將關聯於請求伺服器的部署資訊封裝於認可訊息，其中的請求訊息用以請求先前指派的IP位址。處理單元另透過通訊介面將認可訊息回覆給請求伺服器，使得請求伺服器依據認可訊息中的部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的主伺服器或從伺服器。
本發明的實施例更令提出一種叢集伺服器部署方法，由伺服器中之處理單元執行，包含以下步驟。由動態主機設定通訊協定伺服器接收認可訊息後，取得認可訊息中之部署資訊。依據認可訊息中的部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的主伺服器或從伺服器。
10‧‧‧網路架構
110‧‧‧DHCP伺服器
120‧‧‧主伺服器
130~150‧‧‧從伺服器
160‧‧‧儲存伺服器
210‧‧‧處理單元
220‧‧‧顯示單元
230‧‧‧輸入裝置
240‧‧‧儲存裝置
250‧‧‧記憶體
260‧‧‧通訊介面
310‧‧‧探索訊息
320‧‧‧提議訊息
330‧‧‧請求訊息
340‧‧‧認可訊息
S411~S445‧‧‧方法步驟
S511~S531‧‧‧方法步驟
第1圖係依據本發明實施例的網路系統架構的示意圖。
第2圖係依據本發明實施例的伺服器的系統架構圖。
第3圖係依據本發明實施例的動態主機設定通訊協定的訊息交換示意圖。
第4圖係依據本發明實施例之執行於DHCP伺服器中之叢集伺服器部署方法的流程圖。
第5圖係依據本發明實施例之執行於叢集伺服器中之叢集伺服器部署方法的流程圖。
第6圖係依據本發明實施例的雲端運算架構的示意圖。
以下說明係為完成發明的較佳實現方式，其目的在於描述本發明的基本精神，但並不用以限定本發明。實際的發明內容必須參考之後的權利要求範圍。
必須了解的是，使用於本說明書中的”包含”、”包括”等詞，係用以表示存在特定的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件以及/或組件，但並不排除可加上更多的技術特徵、數值、方法步驟、作業處理、元件、組件，或以上的任意組合。
於權利要求中使用如”第一”、"第二"、"第三"等詞係用來修飾權利要求中的元件，並非用來表示之間具有優先權順序，先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序，僅用來區別具有相同名字的元件。
本發明實施例提出一種網路系統架構，包含使用在雲端運算環境的多部伺服器。第1圖係依據本發明實施例的網路系統架構的示意圖。伺服器110為一部動態主機設定通訊協定(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)伺服器，使用在網際網路通訊協定(Internet Protocol,IP)網路中，用以動態地組態使用於IP網路通訊所需的IP位址及其他資訊。動態主機設定通訊協定讓其他伺服器120至160可自動地從DHCP伺服器110接收一個IP位址。DHCP伺服器110維護一個資料庫，其中包含可用IP位址，以及其他類型的位址，例如預設路由器 (router)、以及一或多部域名伺服器(Domain Name Server,DNS)的位址。伺服器120為架構在雲端運算環境中的主伺服器(master server)，主要包含二個程序：變換(map)及歸納(reduce)。伺服器130至150為架構在雲端運算環境中的從伺服器(slave servers)，而伺服器160為架構在雲端運算環境中的儲存伺服器(storage server)。主伺服器120、從伺服器130至150以及儲存伺服器160可統稱為於雲端運算環境中的叢集伺服器(clustered servers)。主伺服器120、從伺服器130至150以及儲存伺服器160中執行的操作程序可使用Apache Hadoop軟體架構(software framework)實現。熟習此技藝人士了解，主伺服器、從伺服器、儲存伺服器，以及以上任意組合亦可實現於同一部具運算能力的實體電子裝置中，本發明並不因此而受限。於變換程序中，主伺服器120將一個任務切分成小的子任務，並經由儲存伺服器160分派給從伺服器130至150進行處理。從伺服器130至150中之每一者負責處理被賦予的子任務，並將運算結果儲存到儲存伺服器160中的指定位置。於歸納程序中，主伺服器120從儲存伺服器160蒐集所有子任務的運算結果，並合併成為可供輸出的形式。於一些實施例中，主伺服器120可將一個30秒的.AVI視訊檔分成三部分，接著，交由從伺服器130至150進行其中10秒的轉換成.mp4視訊檔的子任務。於另一些實施例中，主伺服器120可將一個網頁搜尋任務依地區分成三部分，接著，交由從伺服器130至150執行亞洲、歐洲與非洲的網頁搜尋任務。
第2圖係依據本發明實施例的伺服器的系統架構 圖。此系統架構可實施於DHCP伺服器110、主伺服器120、從伺服器130至150以及儲存伺服器160中之任一者，至少包含處理單元210。處理單元210可使用多種方式實施，例如以專用硬體電路或通用硬體(例如，單一處理器、具平行處理能力的多處理器、圖形處理器或其他具運算能力的處理器)，並且在執行程式碼或軟體時，提供之後所描述的功能。系統架構另包含記憶體250用以儲存執行過程中需要的資料，例如，變數、資料表(data tables)等，以及儲存單元240，用以儲存各式各樣的電子檔案，例如，網頁、文件、音訊檔、視訊檔等。系統架構另包含通訊介面260，讓處理單元110可藉以跟其他電子裝置進行溝通。通訊介面260可以是區域網路(local area network,LAN)通訊模組或無線區域網路通訊模組(WLAN)。輸入裝置230可包含鍵盤、滑鼠、觸控面板等。使用者可按壓鍵盤上的硬鍵來輸入字元，藉由操作滑鼠來控制鼠標，或者是在觸控面板製造手勢來控制執行中的應用程式。手勢可包含單擊、雙擊、單指拖曳、多指拖曳等，但不限定於此。顯示單元220可包含顯示面板(例如，薄膜液晶顯示面板、有機發光二極體面板或其他具顯示能力的面板)，用以顯示輸入的字元、數字、符號、拖曳鼠標的移動軌跡、繪製的圖案或應用程式所提供的畫面，提供給使用者觀看。
DHCP伺服器110中儲存一個對照表(mapping table)，用以辨認出請求IP位址的電子裝置是否為存在於雲端運算環境的一部叢集伺服器，以及其類型為一部主伺服器、從伺服器或儲存伺服器。此對照表可使用特定的資料結構，儲存 於儲存裝置240或記憶體250中。範例之初始對照表如下所示： DHCP伺服器110於主伺服器120、從伺服器130至150以及儲存伺服器160中之任一者於使用動態主機設定通訊協定向DHCP伺服器110請求IP位址的過程中，藉由將部署資訊承載於傳送給辨認到的主伺服器、從伺服器或儲存伺服器的訊息中，使得請求之伺服器可依據得到的部署資訊完成相應於雲端運算環境的伺服器組態。第3圖係依據本發明實施例的動態主機設定通訊協定的訊息交換示意圖。叢集伺服器120至160中之任一者可於實體子網(physical subnet)上廣播探索訊息”DHCPDISCOVER”310，用以發現可用的DHCP伺服器。廣播伺服器的媒體存取控制(Media Access Control,MAC)位址可封裝於探索訊息310中的用戶硬體位址(Client Hardware Address,CHADDR)欄位。DHCP伺服器110可於監聽到的探索訊息310中獲得MAC位址，並且藉由檢查如表1所示的對照表以辨認出擁有此MAC位址的電子裝置是否為存在於雲端運算環境的一部叢集伺服器，以及其類型為一部主伺服器、從伺服器或儲存伺服器。當辨認出請求的伺服器為一部主伺服器或儲存伺服器 時，DHCP伺服器110提供紀錄於對照表中的預定IP位址。另一種情況，當辨認出請求的伺服器為一部從伺服器時，DHCP伺服器110從可用的位址區域為請求的伺服器保留一個IP位址。DHCP伺服器110單播(unicast)提議訊息”DHCPOFFER”320給請求的伺服器。提議訊息320中包含請求伺服器的MAC位址、DHCP伺服器110所指派的IP位址、子網遮罩(subnet mask)、可用時間以及DHCP伺服器110的IP位址。指派的IP位址可封裝於提議訊息320中的用戶IP位址(Your IP Address,YIADDR)欄位。為了回應提議訊息320，請求的伺服器以廣播的方式回覆請求訊息”DHCPREQUEST”330，用以請求指派的IP位址。當DHCP伺服器110接收到請求訊息330，部署訊息交換進入最後的階段。DHCP伺服器110單播認可訊息”DHCPACK”340給請求伺服器，認可訊息340中包含關聯於請求伺服器的部署資訊。部署資訊可乘載於沒有被DHCP標準所使用到的選項(options)中。此外，當由一部從伺服器接收到請求訊息330後，DHCP伺服器110可將指派的IP位址記錄到如表1所示的對照表中。處理單元210透過通訊界面260接收探索訊息310及請求訊息330，並且透過通訊界面260傳送提議訊息320及認可訊息340。部署訊息及請求伺服器如何據此組態自己成為一部主伺服器、從伺服器或儲存伺服器的細節，將於以下討論。
第4圖係依據本發明實施例之執行於DHCP伺服器中之叢集伺服器部署方法的流程圖。詳而言之，此叢集伺服器部署方法由DHCP伺服器110中的處理單元210於載入並執行相關軟體指令時實施。DHCP伺服器110於由請求伺服器接收到探 索訊息310後(步驟S411)，依據探索訊息310中的MAC位址辨認出相應於雲端運算環境的伺服器類型(步驟S413)。DHCP伺服器110可參考如表1所示的對照表辨認出請求伺服器為一部主伺服器、從伺服器或儲存伺服器。當判斷出請求伺服器的伺服器類型為主伺服器時(步驟S415的”主伺服器”路徑)，取得主伺服器的固定IP位址並回覆給請求伺服器(步驟S421)，其中主伺服器的IP位址可記錄於如表1所示的對照表中。接著，當DHCP伺服器110由請求伺服器接收到包含主伺服器的IP位址的請求訊息330後(步驟S423)，將主伺服器的部署資訊封裝於認可訊息340並回覆給請求伺服器(步驟S425)。主伺服器的部署資訊範例如下表所示： 表2中所羅列的選項100至106為DHCP標準所沒有使用到的選項，用以乘載主伺服器的部署資訊。熟習此技藝人士亦可使用其他沒有使用到的選項，本發明並不限定於以上所列的特定選項。其中，選項”100”中儲存的值”Hdfs：//192.168.1.101：9000”為儲存伺服器160中的位置路徑，提供給從伺服器130至150儲存子任務的執行結果。其中，選項”104”中儲存的值”http：//192.168.1.101：8080”為儲存伺服器160中的位置路徑，提供給主伺服器120儲存歸納後的最終結果。此位置路徑”http：//192.168.1.101：8080”亦可提供給用戶端作為存取檔案之用。選項”104”、”105”及”106”中所包含的值專屬於組態主伺服器。
當判斷出請求伺服器的伺服器類型為從伺服器時(步驟S415的”從伺服器”路徑)，從可用的位址區域保留一個IP位址並回覆給請求伺服器(步驟S431)。接著，當DHCP伺服器110由請求伺服器接收到包含此保留的IP位址的請求訊息330後(步驟S433)，將從伺服器的部署資訊封裝於認可訊息340並回覆給請求伺服器(步驟S435)。從伺服器的部署資訊範例如下表所示：
當判斷出請求伺服器的伺服器類型為儲存伺服器時(步驟S415的”儲存伺服器”路徑)，取得儲存伺服器的固定IP位址並回覆給請求伺服器(步驟S441)，其中儲存伺服器的IP位址可記錄於如表1所示的對照表中。接著，當DHCP伺服器110由請求伺服器接收到包含儲存伺服器的IP位址的請求訊息330後(步驟S443)，回覆認可訊息340給請求伺服器(步驟S445)，其中，並沒有包含任何的部署資訊。
叢集伺服器一開始並不知道自己在雲端運算環境中所扮演的角色，可藉由接收到的認可訊息340中所包含的資訊來決定為一部主伺服器、從伺服器或儲存伺服器，並據以進行組態。第5圖係依據本發明實施例之執行於叢集伺服器中之叢集伺服器部署方法的流程圖。詳而言之，此叢集伺服器部署 方法由伺服器130至160中之任一者的處理單元210於載入並執行相關軟體指令時實施。伺服器130至160中之任一者於接收到由DHCP伺服器傳來的認可訊息340後(步驟S511)，嘗試讀取專屬於主伺服器之部署資訊的選項值(步驟S513)。接著，判斷是否存在專屬於主伺服器之部署資訊的選項值(步驟S515)。例如，判斷是否存在選項”104”、”105”及”106”中之任一者的值。若存在專屬於主伺服器之部署資訊的選項值(步驟S515中”是”的路徑)，則執行主伺服器的組態作業(步驟S521)。於主伺服器的組態作業中，主伺服器120將認可訊息340中所包含的部署資訊寫入相關的描述檔案以及可執行程式檔。例如，將表2中之選項”100”及”101”的值寫入到”core-site.xml”檔案，將表2中之選項”102”的值寫入到”hdfs-site.xml”檔案，以及將表2中之選項”103”的值寫入到”mapred-site.xml”檔案。將表2中之選項”104”至”106”的值寫入到可執行的”do.sh”檔案。若不存在專屬於主伺服器之部署資訊的選項值(步驟S515中”否”的路徑)，則嘗試讀取任何關聯於部署資訊的選項的值(步驟S531)。若存在任何關聯於部署資訊的選項的值時(步驟S533中”是”的路徑)，則執行從伺服器的組態作業(步驟S541)，否則結束流程。於從伺服器的組態作業中，從伺服器130至150中之任一者將認可訊息340中所包含的部署資訊寫入相關的描述檔案以及可執行程式檔。例如，將表3中之選項”100”及”101”的值寫入到”core-site.xml”檔案，將表3中之選項”102”的值寫入到”hdfs-site.xml”檔案，以及將表3中之選項”103”的值寫入到”mapred-site.xml”檔案。當主伺服器120及從伺服器130至150 執行組態作業完畢，則形成雲端運算環境。第6圖係依據本發明實施例的雲端運算架構的示意圖。
雖然第2圖中包含了以上描述的元件，但不排除在不違反發明的精神下，使用更多其他的附加元件，已達成更佳的技術效果。此外，雖然第4圖與第5圖的方法流程圖採用特定的順序來執行，但是在不違法發明精神的情況下，熟習此技藝人士可以在達到相同效果的前提下，修改這些步驟間的順序，所以，本發明並不侷限於僅使用如上所述的順序。
雖然本發明使用以上實施例進行說明，但需要注意的是，這些描述並非用以限縮本發明。相反地，此發明涵蓋了熟習此技藝人士顯而易見的修改與相似設置。所以，申請權利要求範圍須以最寬廣的方式解釋來包含所有顯而易見的修改與相似設置。
S411-S415、S421-S425、S431-S435、S441-S445‧‧‧方法步驟

Claims (16)

  1. 一種叢集伺服器部署方法，由一動態主機設定通訊協定伺服器中之一處理單元執行，包含：由一請求伺服器接收一請求訊息後，將關聯於上述請求伺服器的一部署資訊封裝於一認可訊息，其中上述請求訊息用以請求一指派的IP位址；以及將上述認可訊息回覆給上述請求伺服器，使得上述請求伺服器依據上述認可訊息中的上述部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的一主伺服器或一從伺服器；其中，上述請求訊息為一動態主機設定通訊協定中的一”DHCPREQUEST”訊息，上述認可訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPACK”訊息，上述部署資訊包含給上述主伺服器或上述從伺服器儲存一執行結果或一暫存檔案的一位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的叢集伺服器部署方法，其中，上述部署資訊被承載於沒有被上述動態主機設定通訊協定所使用的至少一選項中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的叢集伺服器部署方法，於接收上述請求訊息前，更包含：由上述請求伺服器接收一探索訊息後，獲得上述探索訊息中的一媒體存取控制位址；檢查一對照表以辨認上述請求伺服器為上述主伺服器或上述從伺服器中之何者；當辨認出上述請求伺服器為上述主伺服器時，將紀錄於上 述對照表中之一固定IP位址當作上述指派的IP位址並且使用一提議訊息回覆給上述請求伺服器；以及當辨認出上述請求伺服器為上述從伺服器時，從可用的位址區域保留一IP為只當作上述指派的IP位址並且使用上述提議訊息回覆給上述請求伺服器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的叢集伺服器部署方法，其中，上述探索訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPDISCOVER”訊息，以及上述提議訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPOFFER”訊息。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的叢集伺服器部署方法，其中，將關聯於上述請求伺服器的上述部署資訊封裝於上述認可訊息的步驟中，更包含：當辨認出上述請求伺服器為上述主伺服器時，將關聯於上述主伺服器的上述部署資訊封裝於上述認可訊息；以及當辨認出上述請求伺服器為上述從伺服器時，將關聯於上述從伺服器的上述部署資訊封裝於上述認可訊息。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的叢集伺服器部署方法，其中，關聯於上述主伺服器的上述部署資訊包含登入一儲存伺服器的帳號與密碼，以及關聯於上述從伺服器的上述部署資訊包含上述主伺服器的一IP位址。
  7. 一種叢集伺服器部署裝置，包含：一通訊介面；以及一處理單元，藕接上述通訊介面，透過上述通訊介面由一請求伺服器接收一請求訊息後，將關聯於上述請求伺服器 的一部署資訊封裝於一認可訊息，其中上述請求訊息用以請求一指派的IP位址；以及透過上述通訊介面將上述認可訊息回覆給上述請求伺服器，使得上述請求伺服器依據上述認可訊息中的上述部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的一主伺服器或一從伺服器；其中，上述請求訊息為一動態主機設定通訊協定中的一”DHCPREQUEST”訊息，上述認可訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPACK”訊息，上述部署資訊包含給上述主伺服器或上述從伺服器儲存一執行結果或一暫存檔案的一位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的叢集伺服器部署裝置，其中，上述部署資訊被承載於沒有被上述動態主機設定通訊協定所使用的至少一選項中。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的叢集伺服器部署裝置，更包含：一記憶體，用以儲存一對照表；其中，上述處理單元於透過上述通訊介面接收上述請求訊息前，執行以下的操作：透過上述通訊介面由上述請求伺服器接收一探索訊息後，獲得上述探索訊息中的一媒體存取控制位址；檢查上述對照表以辨認上述請求伺服器為上述主伺服器或上述從伺服器中之何者；當辨認出上述請求伺服器為上述主伺服器時，將紀錄於上述對照表中之一固定IP位址當作上述指派的IP位址並且使用一提議訊息回覆給上述請求伺服器；以及當辨認出上述請求伺服器為上述 從伺服器時，從可用的位址區域保留一IP為只當作上述指派的IP位址並且使用上述提議訊息回覆給上述請求伺服器。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的叢集伺服器部署裝置，其中，上述探索訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPDISCOVER”訊息，以及上述提議訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPOFFER”訊息。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的叢集伺服器部署裝置，其中，上述處理單元當辨認出上述請求伺服器為上述主伺服器時，將關聯於上述主伺服器的上述部署資訊封裝於上述認可訊息；以及當辨認出上述請求伺服器為上述從伺服器時，將關聯於上述從伺服器的上述部署資訊封裝於上述認可訊息。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的叢集伺服器部署裝置，其中，關聯於上述主伺服器的上述部署資訊包含登入一儲存伺服器的帳號與密碼，以及關聯於上述從伺服器的上述部署資訊包含上述主伺服器的一IP位址。
  13. 一種叢集伺服器部署方法，由一伺服器中之一處理單元執行，包含：由一動態主機設定通訊協定伺服器接收一認可訊息後，取得上述認可訊息中之一部署資訊；以及依據上述認可訊息中的上述部署資訊將自己組態為存在於雲端運算環境中的一主伺服器或一從伺服器；其中，上述認可訊息為上述動態主機設定通訊協定中的一”DHCPACK”訊息，上述部署資訊包含給上述主伺服器或 上述從伺服器儲存一執行結果或一暫存檔案的一位置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的叢集伺服器部署方法，其中，上述部署資訊被承載於沒有被上述動態主機設定通訊協定所使用的至少一選項中。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的叢集伺服器部署方法，其中，更包含：判斷上述認可訊息中是否存在專屬於上述主伺服器的上述部署資訊；當存在專屬於上述主伺服器的上述部署資訊時，則將自己組態為上述主伺服器；當不存在專屬於上述主伺服器的上述部署資訊時，則更判斷上述認可訊息中是否存在上述部署資訊；以及當存在上述部署資訊時，則將自己組態為上述從伺服器。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的叢集伺服器部署方法，其中，專屬於上述主伺服器的上述部署資訊包含登入一儲存伺服器的帳號與密碼。
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