[發明專利]多部件自組織軟連接集群計算機及其自組織方法

無效

• 申請號: 200810026062.4
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101226518A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 韋崗;張軍;劉桂開
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F15/16
• 分類號: G06F15/16;G06F11/07
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種集群計算機技術，特別是一種多部件自組織軟連接集群計算機及其自組織方法。

背景技術

隨著科技的發展，計算機已日益成為人們工作、學習、生活、交流、娛樂等方面的重要工具。目前所使用的計算機一般由CPU、主板、接口板卡(如顯卡、聲卡、網卡等)、內存儲器、外存儲器、終端設備(如顯示器、鍵盤、鼠標等)等硬件設備構成，在出廠或購買時將各種硬件設備通過主板上的插槽或信號線固定連接起來組成一套完整的計算機。因此現有計算機的單機性能主要由構成該計算機的各硬件設備的性能所決定，如果需要提高單機的性能，則需要通過更換硬件設備才能實現，例如，如果需要提高計算機的運算速度，則需要升級CPU，如果需要擴大計算機的外存容量，則需要增加硬盤或更換容量更大的硬盤，等等。此外，如果某一關鍵的硬件設備出現故障，則即使其它硬件設備仍可使用，整臺計算機也無法正常工作，造成用戶服務的中斷，有可能會給用戶帶來較大的損失。

為了解決單機的運算及I/O能力的不足，提高系統的可靠性，獲得規模可擴展能力，降低整體方案的運維成本(運行、升級、維護成本)，自七十年代開始計算機廠商和研究機構就開始了對集群計算機系統的研究和開發。簡單的說，集群(cluster)就是一組計算機，它們作為一個整體向用戶提供計算資源，對于用戶來說，集群計算機的行為就好像一個計算機一樣，但是其處理能力、可靠性、I/O能力都得到了大幅的提升。傳統的集群計算機系統的結構如圖1所示，其基本單位是單獨的計算機，稱為節點(node)。傳統的集群計算機系統雖然在處理能力、可靠性、I/O能力等方面都得到了大幅的提升，但仍然存在資源浪費、效率不高的問題。主要原因在于：當集群中的某個節點因其某些關鍵的硬件設備故障而失效時，它就會停止工作，而將其任務傳遞給其它節點，這樣雖可保證系統對用戶的服務不中斷，但由于失效節點中其它功能正常的硬件設備也無法正常使用，這就造成了資源浪費、效率不高，還增加了其它節點的負擔。

分析造成以上不足的原因，在于傳統的集群計算機是以單獨的計算機為節點，每個節點計算機中的各種硬件設備又是固定連接的。這種連接關系可以看作是一種“硬連接”，即計算機中的各種硬件設備通過插槽、信號線等與該計算機綁定在一起，使得這些硬件資源變為該計算機的私有資源，當該計算機不工作時，其它計算機是無法使用這些硬件設備的。顯然，這種通過硬件設備的“硬連接”來構成計算機的方式更適合于單機工作的要求，在多臺計算機同時使用的情況下，由于硬件資源得不到共享，會造成系統資源的浪費。隨著有線和無線的數據傳輸交換技術的發展，一些計算機的私有資源逐漸可以獨立出來作為公用資源來分配，例如，無盤工作站系統中，計算機的外存從每臺計算機中獨立出來，整個系統共用一個公共的外存；又如，一些新的無線傳輸技術，如超寬帶(UWB)技術等，可以在一定距離具有很高的數據傳輸速率，能滿足多種計算機部件與主機之間的數據傳輸要求。因此將計算機中硬件的一種或多種看作計算機的一個組成部件，把每臺計算機分解為多個部件，平時各自獨立，工作時讓這些部件根據需求自由、動態地組合(我們稱之為軟連接)成為一個計算機系統，則可以更有效地利用硬件資源，充分地發揮計算機“群”的優勢。

發明內容

本發明的目的在于克服現有集群計算機存在的當計算機中的一些硬件設備發生故障時，往往會使得整個計算機無法工作，從而造成硬件資源的浪費，并加重其它節點計算機的負擔的缺陷，提供了一種多部件自組織軟連接集群計算機及其自組織方法，該集群計算機不像傳統的集群計算機那樣以單臺計算機為基本單元，而是以計算機的部件(由計算機硬件中的一種或多種構成)為基本單元，相同類型的計算機部件構成部件群。用戶使用時，各個部件群中的部件根據需求自組織地組合(軟連接)成一個計算機系統為用戶服務，具有資源高度共享、可靠性高、便于維護等突出的優點，廣泛適用于生產、服務、教學、娛樂等多種場合。

本發明的技術方案如下：一種多部件自組織軟連接集群計算機，至少包含三個部件群，且至少有一個部件群包含兩個或兩個以上部件，所述部件由計算機硬件中的一種或多種構成，所述部件群中的部件按照計算機的構成方式，通過連接器自組織地與對應部件群中的部件建立連接并進行數據傳輸，且至少能由不同部件群的部件組合成一個計算機系統；所述的連接器為有線數據交換器或無線收發器。

上述計算機硬件是指CPU、主板、接口板卡、內存儲器、外存儲器或終端設備。