[发明专利]可扩展的计算系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及数据处理。它更具体地涉及到一些(计算)方法、设备和构造，从而来提供一个可扩展的，灵活的并且可伸缩的计算系统。

背景技术

今天，众多网络与计算机系统的构建者必须要处理许多系统构建的问题，诸如：正常发展的扩容、预计或不可预计的最高要求(负载)、站点的可得到性和安全性等等。很多提供网络服务的公司希望通过变革，能在新的商业服务模式中处于领先。所以他们必须进行精密设计，构建和运行一个大规模的网站。还包括当网站开始动作后对其扩展和伸缩的需求。

为了满足以上的所有需求，公司必须寻找并雇用有能力构建并运作这种可能是巨大而复杂的网站的人才。对许多企业(组织)而言，这会生出许多的麻烦，因为设计架构和运作这些大的网站显而易见不是他们的核心能力。

解决上述问题的关键之一是要和其他的企业网站共用，在第三方托管自己的企业网站。提供这类外包服务设施的公司现有Exodus，AboveNet，GlobalCenter等等。这些设施供应商提供了物理空间，网络冗余，和电力设备，所以企业客户或用户就不再需要购买相应的设施，可以共享这些网络和电力设施。

然而，设施的使用者仍然有大量工作要做，这些工作涉及到在建设、运作、扩充设施时的计算基础结构。在网站托管之后，企业信息技术主管仍需要选择、安装、配置和维护他们自己的放在设备资源提供商那儿的计算设备。主管们肯定会碰到诸如资源分配和负载峰值处理等难题。

尽管外包服务公司也能提供计算设施(如Digex)，但设施的伸缩和扩展对他们而言也不容易，因为在扩展过程中会涉及同样的手工和易错的管理步骤。另外，针对不可预计的负载峰值要求的容量设计问题依然存在。

进一步讲，每个网站或许会有不同的需求。举个例子，有些特定的网站或许需要有独立管理和掌握的能力；一些网站或许要提供特别类型或级别的安全性，需要和服务提供商务的其他并存的用户隔离；一些网站或许要与自己位于他处的企业内部网有一个安全链接。

同样，不同的网站在内部拓扑结构上也有所不同。一些网站简单地由一行网络服务器构成，服务器的负载均衡由一个网络负载均衡器来完成。比较适用的负载均衡器有来自Cisco系统公司的Local Director、来自F5Labs的BIGIP、来自Alteon的WebDirector等等。另外一些网站或许以多层方式构建，因此一行网络服务器处理超文本传输协议(HTTP)的请求，但是大量的逻辑应用靠独立的应用服务器实现，这些应用服务器反过来或许要依次与排成行的数据库服务器相连。

一些不同的配置情况如图1A，图1B，图1C所示。图1A是一个简单的网站方框图，它包含一台单机100，它是由一个CPU102和一个硬盘104组成。单机100与全球性分组交换数据网连接(称为互联网106)，或与其他网络连接。单机100也有可被安置在一个如上述的并存服务类型的环境内。

图1B是一个单层网络服务器(包)租区(farm)110的方框图，它包含很多个网络服务器WSA，WSB，WSC。每个网络服务器与一个负载均衡器112相连，它又与互联网106相连。负载均衡器用来疏导服务器之间的通信阻塞以保证每台服务器上均衡的进程负载。负载均衡器112或自带或外接一个防火墙来避免非授权使用对服务器造成的网络通信堵塞。

图1C是一个3层的网络服务器租区120，它包含单层的网络服务器W1、W2等，单层的应用服务器A1、A2等，以及单层的数据库服务器D1、D2等。网络服务器用来处理HTTP的请求，应用服务器用来执行大量的应用逻辑指令，数据库服务器用来运行数据库管理系统软件(DBMS)。

鉴于各种需要构建的网站的拓扑结构的多样性，也许，客户化建设大规模网站是唯一的方法。事实上，这是传统的方式。许多组织正在分别为解决相同的问题而奋斗，从零开始建设自己个性化的网站。这是十分低效率的，在不同的企业涉及到了大量重复的工作。

另外一个伴随传统的方式的问题涉及到的是资源和容量规划。一个网站往往在不同的日子里受到大量不同程度的网络堵塞，有时甚至在同一天中的不同时刻也会如此。在网络通信的高峰时刻，网络由于过载而使得软、硬件设施不能及时对需求作出响应。而在其他时候，网站的软硬件却又会容量过剩和未被充分利用。用传统的方法，找出一个用一定的软硬件来顺利处理高峰时的网络堵塞，而又不招致成本过高或容量过大这样的平衡点是相当困难的。许多网站从没有找到过正确的平衡点，而且长期受着容量过小或过大带来的痛苦。