對等網絡的優化容錯機制的製作方法
2024-03-06 11:01:15 1
專利名稱：對等網絡的優化容錯機制的製作方法
技術領域：
本發明涉及對等網絡在一組處理設備上的部署。更具體地，本發明涉 ^Jft於通信應用使用這些對等網絡。
背景技術：
特別在一組處理節點上分發某些電信應用是已知的。這樣，每個節點 只處理尋址到該應用的那部分請求，並且可以基於處理這些請求所需要的 資源，動態地(如果需要)調整節點的數量。這種體系結構也意味著應用 可以容易地通過節點之間固有的冗餘進行容錯。
然而，對於某些應用，仍然存在上下文信息在該組節點內的位置。某 些應用，諸如信令單元可要求上下文存儲在其所發送的兩個消息之間。該
上下文可以用於適當地處理後面的消息。這是SIP或"代理SIP，，信令單 元的情況，該信令單元必須基於SIP會話的狀態處理請求(SIP是指"會
話初始化協議")。
對於這種類型的應用，還需要首先存儲該上下文信息，然後才能夠在 合適的時刻定位所述信息。
一個可能的方法涉及具有每個節點可訪問的集中式資料庫，其可以存 儲並取回用於其管理的會話的上下文信息。
然而，當該集中式資料庫在硬碟或等同的硬體支持上實現時，信息訪 問時間變得有限制，並使該解決方案不適合於要求非常短的響應時間的應 用，諸如電信應用。
在存儲器中實現資料庫解決了該訪問時間的問題，但是結合冗餘以分 發訪問的負栽並滿足容錯限制的需求使系統變得複雜。實際上，它涉及構成與一組處理節點分離的基礎網絡。除了這種方法在智能級別看起來不很 滿意之外，它還引起配置問題並且管理不靈活且不容易。
通過使用所分發的哈希表，對等網絡用於以對應用的開發者和應用之 外且必須與所述應用通信的設備自動並透明的方式解決這些問題。
圖1以簡圖方式示出包括N個節點X1、 X2、 X3、 X4......XN的對等網絡。
將被存儲的上下文信息與在該組節點上分發的密鑰相關聯。 一般地， 該分發由哈希函數執行，該函數用於當在這些節點中獲得好的負栽分布時 將密鑰的空間投射到節點的空間。
上下文信息可以根據密鑰找到。相同的哈希函數的應用可以用於確定 與該密鑰相關聯的節點，然後取回存儲在該節點上並與密鑰相關聯的信息。
為了使系統容錯，對於在密鑰與上下文信息之間的每個關聯一般試圖 在第二節點上^L複製。這樣，如果第一節點不再工作，則上下文信息可以 從該第二節點中取回。
通常用於確定哪個節點必須存儲上下文信息的副本的簡單算法包括選 擇後繼者，換句話說，遵循對等網絡的順序的節點。這種選擇的優勢是如 果節點故障，則可以立即定位上下文信息的副本。因此，這避免了故障之 後的不確定時間段，要求額外的程序以正確地管理該時間段，而不會冒對 請求的不正確響應的風險。
因此，如果應用於被要求的密鑰的哈希函數指定節點X2，並且該節點 不再是可訪問的或者不再包含故障之後的信息，則系統自動確定所需要的 上下文信息的副本位於節點X3中。
對等網絡的這些實現在Ian Stoica、 Robert Morris、 David Karger、 M. Frans Kaashoek和Hari Balakrishnan的文章"Chord: A Scalable Peer-to-peer Lookup Service for Internet Application"( ACM SIGCOMM 2001,加州聖地牙哥，2001年8月，第149-160頁)中進行了更為詳細的 描述。
然而，在實踐中，容錯的技術問題一直存在。在實踐中，對等網絡被部署在處理設備網絡上。由於這些設備逐漸強大，因此，有利於在同一個
設備上部署幾個節點。在圖1的例子中，節點X2和X3位於設備M2上， 節點XI和XN位於設備Ml上，而節點X4位於設備M3上。
結果，如果處理設備遭遇了故障，則當前節點可能受到影響而不再工 作。因此，如果處理設備M2發生故障，則兩個節點X2和X3不再工作。
然而，根據涉及將信息的副本設置在後繼節點上的傳統算法，存儲在 節點X2上的信息在節點X3上進行複製。結果是，不管現有技術的容錯機 制，與該節點相關聯的上下文信息不再可用。
因此，現有技術不適合於提供足夠的容錯。本發明的目的是通過提高 對等網絡的管理來克服該不足。
發明內容
為此，本發明的第一個目的是提供對等網絡管理設備，其包括一組節 點，其分布在一組處理設備中並排列成環狀，以致每個節點具有唯一的後 繼節點。管理設備包括用於將新節點插入對等網絡的準入裝置(或者準入 元件)。其特徵在於，準入裝置還用於確定部署在同一個處理設備上的相 鄰節點對，並將該新節點插入所確定的相鄰節點對的兩個節點之間。
準入裝置可以例如是由與所述節點不同的設備實現的準入元件，或者 是由對等網絡的節點的全部或部分實現的準入元件。
本發明還具有提供通信單元的目的，其包括至少一個與包含其它通信 單元的通信網絡的接口 ，以及用於處理來自這些其它通信單元的請求的對 等網絡。對等網絡包括多個節點，其分布在一組處理設備中並排列成環狀， 以致每個節點具有唯一的後繼節點。該對等網絡還與包括將新節點插入對 等網絡的準入裝置的管理設備相關聯。
根據本發明的通信單元使得用於處理請求的上下文信息被存儲在節點 中，其特徵在於，準入裝置用於確定部署在同一個處理設備上的相鄰節點 對，並將新節點插入在所述相鄰節點對的兩個節點之間。
上下文信息可以在後繼節點中複製。準入裝置可以例如是由與所述節點不同的i殳備實現的準入元件，或者 是由網絡的節點的全部或部分實現的準入元件。
與通信網絡的接口可以用於發送符合SIP協議的信令消息。
在以下參照附圖的說明中，本發明將變得更加清楚。
圖1以簡圖的方式示出符合現有技術的對等網絡。
圖2以簡圖形式示出根據本發明的部署在一組處理設備上的對等網絡。
圖3a和3b示出存儲在對等網絡中的信息的分布。 圖4示出根據本發明的通信單元。
具體實施例方式
首先，將描述對等網絡和管理設備，然後描述在通信單元內的應用。
圖2示出了對等網絡，其部署在包含3個處理設備M1、 M2和M3的 網絡上。對等網絡包括排列成環狀的一組節點Nl、 N2、 N3和N4，以致 每個節點具有唯一的後繼節點(和唯一的前繼節點)。
附著於該對等網絡的是管理設備，其特別包括準入裝置。這些準入裝 置負責在對等網絡內插入新節點。可升級性是對等網絡的本質特性，在節 點可以在任意時間添加或去除並且網絡必須設計為自組織的意義上。
如果我們假定網絡在給定的時間包括節點Nl、 N2和N3，新節點N4 的準入包括在已構建的網絡內確定ii7v的節點的位置，以及在該組節點中 確定新的密鑰分發。該分發尤其用於通過從新節點在處理和存儲資源方面 的貢獻中提取來分發負載。
圖3a和3b更清楚地示出確定新的密鑰分發。
每個水平線代表密鑰的空間。當前在網絡中的節點,iU文置在這些線上。 這些節點的每一個都與密鑰的子集合相關聯，對應於其所存儲的密鑰。
圖3a對應於第一種情況，其中網絡包括節點N1、 N2和N3組成。每一個節點存儲與整個密鑰集合的三分之一對應的子集合。在圖3a中，該子 集合對應於位於其左邊的水平線的部分，直到前一個節點或者該線的起點。
當節點N4將淨W口入對等網絡時，準入裝置確定其必須在網絡內佔據 的位置以及密鑰的分發。
在處理設備M1、 M2、 M3、 M4上部署的節點的定位可以由準入裝置 觸發，但是該位置的確定通常是由管理系統的其它模塊負責。例如，對於 該位置，可以試圖由基礎的作業系統確定，而不需要準入裝置有裝置來控 制。
準入裝置是可由與對等網絡的節點不同的i殳備實現的準入元件。它也 可以由這些節點的全部或部分實現。因此，新ii^的節點可以;陂尋址到4壬 何已是網絡的成員的節點，或者被尋址到承擔特定準入功能的這些節點的 一部分。
根據本發明，準入元件用於確定部署在同一個處理設備上的相鄰節點 對。如果在對等網絡內一個節點是另一個節點的後繼者，則兩個節點是相 鄰的。例如，在網絡是由節點形成的情況下，如果我們假定在給定時間， 網絡包括節點N1、 N2、 N3，那麼節點N1和N2是相鄰的，節點N2和N3 是相鄰的，節點N1和N3是相鄰的。節點N2和N3形成唯一的部署在同 一個處理i殳備M2上的相鄰節點對。
然後準入元件用於將新節點N4插入在該節點對的兩個節點N2、 N3 之間。
新的對等網絡形成環狀，包括按順序排列的節點N1、 N2、 N4和N3。 因此，相鄰節點對N2、 N3^L打石皮，不再有部署在同一個處理i殳備上的相 鄰節點對。更一般地，新節點的準入用於減少這些節點對的數量一個單位。
如果沒有該類型的節點對，則準入元件可以根據現有技術進行操作， 例如將新節點插入在該網絡形成的環的最後一個節點與第一個節點之間。
圖3b示出在節點N2和N3之間加入的節點N4。對等網絡配置自身， 以致以前與節點N3相關聯的密鑰的子集合被分成兩部分，最左側的部分 與新節點N4相關聯，最右側的部分保持與節點N3相關聯。這兩部分差不多是相同的大小。
新與節點N4相關聯的密鑰部分從節點N3傳遞到該新節點。與這些密 鑰一起，與其相關聯的信息也被傳遞。在下面將要描述的具有通信單元的 應用的情況下，該信息可以是上下文信息。
為了確保對等網絡的容錯，(上下文)信息在後繼節點上被複製。後 繼節點是網絡N1、 N2、 N4、 N3的按環形順序的跟隨節點。
由於新節點插入對等網絡的方式，每個節點的後繼者並不位於與該節 點相同的處理i殳備上。
因此，節點N2的後繼者現在是部署在處理設備M3上的節點N4。
如果處理設備M2遭遇故障，則位於i殳備M3上的節點N4可以提供 來自節點N2的信息的副本，而位於設備M1上的節點Nl可以提供來自節 點N3的信息的副本。
因此，在節點N4準入之前網絡狀態中由節點N2和N3引起的問題得 到了解決。
圖4示出根據本發明的具有通信單元的對等網絡的應用。 這可以是通 信體系結構中的應用伺服器，諸如IMS (IP多媒體子系統)體系結構。它 也可以是信令單元，諸如符合如IETF的RFC 3261規定的SIP協議(會 話初始化協議)的代理，或者1MS體系結構中的CSCF功能(呼叫會話控 制功能)。
該通信單元E2具有接收通過通信網絡NTEL來自另 一個單元E,的請求 R叫的裝置。該請求R叫由負載分發模塊LB處理，用於對於通信會話的 每個第一個請求，確定哪個節點N1、 N2、 N3、 N4、 N5必須處理該請求。
這些節點形成如前所描迷的對等網絡Np2p。
該請求的處理可導致上下文信息的生成，該上下文信息對於屬於同一 個會話的另 一個請求的處理是有用或必需的。
關聯由應用於會話標識符(例如，發起通信單元E,的IP位址，SIP 請求的"呼叫ID"字頭等等)的哈希函數進行。該哈希函數的結果可以直 接給出節點的號碼對網絡中的節點的數量的模。這些不同的機制在現有技
9術中是已知的，在此不做詳細描述。可以參考前面提到有關"Chord"的 機制的文章以獲得一些詳情。
在圖4的例子中，上下文信息C存儲在節點N2中。該上下文信息在 其後繼者節點N3中被複製。正如我們之前所看到的，對等網絡Np2p的管 理設備的準入模塊已經確保相鄰節點1\2和N3不被部署在同一個處理設備 上。
這樣，屬於同一個會話的下一個請求可以通過重新獲得在節點]\2上存 在的上下文信息來處理，如果該節點N2發生故障，則重新獲得在其後繼者 節點N3上存在的上下文信息。
由於兩個節點]\2和N3不在同一個處理設備上，則這些節點同時發生 故障的概率非常低。
因此，本發明解決了技術問題，而沒有根本改變現有的對等網絡管理 的機制。
權利要求
1.一種用於對等網絡的管理設備，其中所述對等網絡包括一組節點(N1，N2，N3，N4)，其分布在一組處理設備(M1，M2，M3)之間並排列成環狀，以致每個節點具有唯一的後繼節點，所述管理設備包括用於將新節點插入所述對等網絡內的準入裝置；其特徵在於，所述準入裝置還用於確定部署在同一個處理設備上的相鄰節點對，以及將所述新節點插入所述相鄰節點對的兩個節點之間。
2. 根據權利要求1所述的管理設備，其中，所述準入裝置是由與所述 節點不同的i殳備實現的準入元件。
3. 根據權利要求1所述的管理設備，其中，所述準入裝置是由所述節 點的全部或部分實現的準入元件。
4. 一種通信單元(E2)，包括至少一個與包含其它通信單元(E,) 的通信網絡(Ntel)的接口；以及用於處理來自所述其它通信單元的請求(Req)的對等網絡(Np2p);所述對等網絡包括多個節點(N,， N2， N3， N4， N5)，其分布在一組處理設備之間並排列成環狀，以致每個節點具有 唯一的後繼節點；所迷對等網絡與管理設備相關聯，所述管理設備包括用 於將新節點插入所述對等網絡內的準入裝置，所述通信單元用於確保用於 處理所述請求的上下文信息存儲在所述節點中，其特徵在於，所述準入裝 置還用於確定部署在同一個處理設備上的相鄰節點對，以及將所述新節點 插入所述相鄰節點對的兩個節點之間。
5. 根據權利要求4所述的通信單元，其中，所述上下文信息在所述後 繼節點中複製。
6. 根據權利要求4或5所述的通信單元，其中，所述準入裝置是由與 所述節點不同的i殳備實現的準入元件。
7. 根據權利要求4或5所述的通信單元，其中，所述準入裝置是由所 述節點的全部或部分實現的準入元件。
8. 根據權利要求4至7任意一項所述的通信單元，其中，所述與通信網絡的接口用於發送符合SIP協議的信令消息。
全文摘要
一種通信單元(E2)，包括至少一個與包含其它通信單元(E1)的通信網絡(NTEL)的接口，以及用於處理來自所述其它通信單元的請求(Req)的對等網絡(Np2p)，所述對等網絡包括多個節點(N1，N2，N3，N4，N5)，其分布在一組處理設備之間並排列成環狀。對等網絡與管理設備相關聯，該管理設備包括用於將新節點插入對等網絡內的準入裝置。通信單元用於使得用於處理所述請求的上下文信息存儲在節點中，其特徵在於，準入裝置還用於確定部署在同一個處理設備上的相鄰節點對，以及將新節點插入所述相鄰節點對的兩個節點之間。
文檔編號H04L29/08GK101605150SQ20091014882
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月11日 優先權日2008年6月11日
發明者D·通布羅夫, 羅普 P·德 申請人:阿爾卡特朗訊公司