多部件自组织软连接集群计算机及其自组织方法技术

本发明专利技术公开一种多部件自组织软连接集群计算机及其自组织方法，至少包含三个部件群，且至少有一个部件群包含两个或两个以上部件，所述部件由计算机硬件中的一种或多种构成，所述部件群中的部件按照计算机的构成方式，通过连接器自组织地与对应部件群中的部件建立连接并进行数据传输，至少能组合成一个计算机系统；所述连接器为有线数据交换器或无线收发器。所述方法主要包括：将不同部件群的部件，按照计算机的构成方式，自组织地连接组合成一个计算机为用户服务，服务结束后又将该计算机分解为部件。本发明专利技术打破传统计算机中各部件固定的连接关系，使硬件资源实现高度共享，且系统可靠性高，用户服务性能可动态配置，适用于使用集群计算机的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集群计算机技术，特别是一种多部件自组织软连接集群计算机及其自组织方法。
技术介绍
随着科技的发展，计算机已日益成为人们工作、学习、生活、交流、娱乐等方面的重要工具。目前所使用的计算机一般由CPU、主板、接口板卡(如显卡、声卡、网卡等)、内存储器、外存储器、终端设备(如显示器、键盘、鼠标等)等硬件设备构成，在出厂或购买时将各种硬件设备通过主板上的插槽或信号线固定连接起来组成一套完整的计算机。因此现有计算机的单机性能主要由构成该计算机的各硬件设备的性能所决定，如果需要提高单机的性能，则需要通过更换硬件设备才能实现，例如，如果需要提高计算机的运算速度，则需要升级CPU，如果需要扩大计算机的外存容量，则需要增加硬盘或更换容量更大的硬盘，等等。此外，如果某一关键的硬件设备出现故障，则即使其它硬件设备仍可使用，整台计算机也无法正常工作，造成用户服务的中断，有可能会给用户带来较大的损失。为了解决单机的运算及I/O能力的不足，提高系统的可靠性，获得规模可扩展能力，降低整体方案的运维成本(运行、升级、维护成本)，自七十年代开始计算机厂商和研究机构就开始了对集群计算机系统的研究和开发。简单的说，集群(cluster)就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供计算资源，对于用户来说，集群计算机的行为就好像一个计算机一样，但是其处理能力、可靠性、I/O能力都得到了大幅的提升。传统的集群计算机系统的结构如图1所示，其基本单位是单独的计算机，称为节点(node)。传统的集群计算机系统虽然在处理能力、可靠性、I/O能力等方面都得到了大幅的提升，但仍然存在资源浪费、效率不高的问题。主要原因在于：当集群中的某个节点因其某些关键的硬件设备故障而失效时，它就会停止工作，而将其任务传递给其它节点，这样虽可保证系统对用户的服务不中断，但由于失效节点中其它功能正常的硬件设备也无法正常使用，这就造成了资源浪费、效率不高，还增加了其它节点的负担。分析造成以上不足的原因，在于传统的集群计算机是以单独的计算机为节点，每个节点计算机中的各种硬件设备又是固定连接的。这种连接关系可以看作是一种“硬连接”，即计算机中的各种硬件设备通过插槽、信号线等与该计算机绑定在一起，使得这些硬件资源变为该计算机的私有资源，当该计算机不工作时，其它计算机是无法使用这些硬件设备的。显然，这种通过硬件设备的“硬连接”来构成计算机的方式更适合于单机工作的要求，在多台计算机同时使用的情况下，由于硬件资源得不到共享，会造成系统资源的浪费。随着有线和无线的数据传输交换技术的发展，一些计算机的私有资源逐渐可以独立-->出来作为公用资源来分配，例如，无盘工作站系统中，计算机的外存从每台计算机中独立出来，整个系统共用一个公共的外存；又如，一些新的无线传输技术，如超宽带(UWB)技术等，可以在一定距离具有很高的数据传输速率，能满足多种计算机部件与主机之间的数据传输要求。因此将计算机中硬件的一种或多种看作计算机的一个组成部件，把每台计算机分解为多个部件，平时各自独立，工作时让这些部件根据需求自由、动态地组合(我们称之为软连接)成为一个计算机系统，则可以更有效地利用硬件资源，充分地发挥计算机“群”的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有集群计算机存在的当计算机中的一些硬件设备发生故障时，往往会使得整个计算机无法工作，从而造成硬件资源的浪费，并加重其它节点计算机的负担的缺陷，提供了一种多部件自组织软连接集群计算机及其自组织方法，该集群计算机不像传统的集群计算机那样以单台计算机为基本单元，而是以计算机的部件(由计算机硬件中的一种或多种构成)为基本单元，相同类型的计算机部件构成部件群。用户使用时，各个部件群中的部件根据需求自组织地组合(软连接)成一个计算机系统为用户服务，具有资源高度共享、可靠性高、便于维护等突出的优点，广泛适用于生产、服务、教学、娱乐等多种场合。本专利技术的技术方案如下：一种多部件自组织软连接集群计算机，至少包含三个部件群，且至少有一个部件群包含两个或两个以上部件，所述部件由计算机硬件中的一种或多种构成，所述部件群中的部件按照计算机的构成方式，通过连接器自组织地与对应部件群中的部件建立连接并进行数据传输，且至少能由不同部件群的部件组合成一个计算机系统；所述的连接器为有线数据交换器或无线收发器。上述计算机硬件是指CPU、主板、接口板卡、内存储器、外存储器或终端设备。上述多部件自组织软连接集群计算机中，有线数据交换器由多部件有线接口电路和传输控制器共同构成，所述多部件有线接口电路包含多个部件的有线接口电路，为有线数据交换器与多个需相互连接的部件之间提供连接的接口，各部件的有线接口电路均与传输控制器连接；传输控制器管理部件间的有线连接，并将每个部件的有线接口电路输入的数据传送至相应目标部件的有线接口电路进行输出。上述多部件自组织软连接集群计算机中，无线收发器包含部件接口电路、传输控制器和无线传输模块，其中部件接口电路为无线收发器与部件之间的连接提供接口；无线传输模块实现两个无线收发器之间的无线通信；传输控制器管理部件间的无线连接，并将部件接口电路传送过来的数据通过无线传输模块向目标部件进行发送，将无线传输模块传送过来的数据通过部件接口电路向目标部件进行发送。上述一种多部件自组织软连接集群计算机的自组织方法，该方法中的不同部件群的部件，按照计算机的构成方式，自组织地连接组合成一个计算机系统，具体包括如下步骤：(1)由任一部件群中的一个部件或与该部件连接的连接器发出“组合”命令；-->(2)接收到“组合”命令的部件群，由发出“组合”命令的部件或与其连接的连接器指定该部件群中的一个或多个部件与其进行连接组合，或者由该部件群指定群中的一个或多个部件与发出“组合”命令的部件进行连接组合；该部件群中指定的部件或与其连接的连接器按照计算机的构成方式，向所有应与其连接而尚未连接的部件群发出“组合”命令；(3)如果收到“组合”命令的部件或与其连接的连接器，与所有应与其连接的部件群中的部件建立了连接，则停止“组合”命令的传递，否则转步骤(2)继续进行；当本次组合操作中涉及的所有部件或连接器均停止“组合”命令的传递时，系统自组织组合操作完成，开始为用户提供服务。上述自组织方法还包括将已组织成一个计算机系统的多个部件取消组合，使部件恢复至未组合状态，所述取消组合的步骤如下：(1)由已组织成为一个计算机系统的某个部件或与其连接的连接器向所有与之连接的部件发出“取消组合”命令，发出“取消组合”命令后，该部件或与其连接的连接器断开该部件与其它部件的连接，或由接收到“取消组合”命令的部件或与其连接的连接器断开与该部件的连接；(2)收到“取消组合”命令的部件或与其连接的连接器，将“取消组合”命令传递给与其连接的所有其它部件，并断开该部件与其它部件之间的连接，或由接收到“取消组合”命令的部件或与其连接的连接器断开与该部件的连接；(3)如果收到“取消组合”命令的部件已没有与之连接的部件，则停止“取消组合”命令的传递，否则转步骤(2)继续进行，当本次取消组合操作中涉及的所有部件或连接器均停止“取消组合”命令的传递时，系统取消组合操作完成，所涉及的各部件恢复至未组合状态。上述多部件自组织软连接集群计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于至少包含三个部件群，且至少有一个部件群包含两个或两个以上部件，所述部件由计算机硬件中的一种或多种构成，所述部件群中的部件按照计算机的构成方式，通过连接器自组织地与对应部件群中的部件建立连接并进行数据传输，且至少能由不同部件群的部件组合成一个计算机系统；所述的连接器为有线数据交换器或无线收发器。

【技术特征摘要】
1.一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于至少包含三个部件群，且至少有一个部件群包含两个或两个以上部件，所述部件由计算机硬件中的一种或多种构成，所述部件群中的部件按照计算机的构成方式，通过连接器自组织地与对应部件群中的部件建立连接并进行数据传输，且至少能由不同部件群的部件组合成一个计算机系统；所述的连接器为有线数据交换器或无线收发器。2.根据权利要求1所述的一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于所述计算机硬件是指CPU、主板、接口板卡、内存储器、外存储器或终端设备。3.根据权利要求2所述的一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于所述有线数据交换器由多部件有线接口电路和传输控制器共同构成，所述多部件有线接口电路包含多个部件的有线接口电路，为有线数据交换器与多个需相互连接的部件之间提供连接的接口，各部件的有线接口电路均与传输控制器连接；传输控制器管理部件间的有线连接，并将每个部件的有线接口电路输入的数据传送至相应目标部件的有线接口电路进行输出。4.根据权利要求2所述的一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于所述无线收发器包含部件接口电路、传输控制器和无线传输模块，其中部件接口电路为无线收发器与部件之间的连接提供接口；无线传输模块实现两个无线收发器之间的无线通信；传输控制器管理部件间的无线连接，并将部件接口电路传送过来的数据通过无线传输模块向目标部件进行发送，将无线传输模块传送过来的数据通过部件接口电路向目标部件进行发送。5.根据权利要求2所述的一种多部件自组织软连接集群计算机，其特征在于所述多部件自组织软连接集群计算机由外存群、主机群、终端群共同构成，其中外存群由外部存储器构成，主机群由计算机主机构成，终端群由计算机终端构成。6.权利要求1～5中任一项所述一种多部件自组织软连接集群计算机的自组织方法，该方法中的不同部...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，张军，刘桂开，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]