專利名稱：一種傳輸鏈路的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到計(jì)算機(jī)分布式應(yīng)用系統(tǒng)的處理單元間通信技術(shù)，特別涉及到與多個(gè)目的處理單元通信時(shí)的傳輸鏈路選擇的方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)模正在加速膨脹，為了滿足計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜程度不斷上升的需要，應(yīng)用程序的組件化和模塊化已是大勢所趨。很多計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了越來越專門化的模塊分工，將復(fù)雜的應(yīng)用程序劃分稱為多個(gè)模塊，由多個(gè)處理單元分別處理，其中的各個(gè)模塊只關(guān)注應(yīng)用系統(tǒng)一個(gè)很小的方面，例如，使用專門的處理單元接入用戶、使用專門的處理單元管理狀態(tài)數(shù)據(jù)等等。各個(gè)處理單元之間通過各種通信手段進(jìn)行相互通信，將處理結(jié)果結(jié)合起來，對外形成一個(gè)整體，提供強(qiáng)大的服務(wù)功能。在此所述的處理單元也可以理解為通常所說的進(jìn)程。
上述這種類流水線的作業(yè)方式大大提高了計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的伸縮性，即當(dāng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的某個(gè)處理單元的性能出現(xiàn)了瓶頸，只要增加該處理單元的處理能力就可以滿足系統(tǒng)的要求，因此，可以方便的對應(yīng)用系統(tǒng)的處理能力進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。
不過，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各處理單元的協(xié)作是依賴通信平臺(tái)支持的，因此，上述類流水線的作業(yè)方式雖然降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的伸縮性，但同時(shí)也增加了各處理單元之間的通信壓力，進(jìn)而可能影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。這樣一來，提高各個(gè)處理單元之間協(xié)作的效率將成為提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)整體性能的一個(gè)重要的手段。
在這里，如何提高協(xié)作效率包括以下兩個(gè)方面的問題首先，如何將協(xié)作通知以最快的速度發(fā)送到目的處理單元；其次，如何在能夠處理當(dāng)前任務(wù)的處理單元中獲得處理速度最快的目的處理單元。
針對上述提高協(xié)作效率的第一個(gè)問題，通?？梢圆捎米钇胀ǎ彩亲罨A(chǔ)的套接字(Socket)通信模式實(shí)現(xiàn)將協(xié)作通知以最快的速度發(fā)送到目的處理單元的目的。Socket可以有效的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間快速通信，但是直接應(yīng)用Socket實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信限制了系統(tǒng)的伸縮性，靈活性較差，而且軟件重用能力不好。為此，網(wǎng)絡(luò)編程人員通常將Socket作為通信的基礎(chǔ)模塊封裝在通信單元中，而在實(shí)際的進(jìn)程間通信過程中，直接調(diào)用通信單元，這樣可以靈活、簡單的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信。
針對上述提高協(xié)作效率的第二個(gè)問題，即解決如何在可以處理當(dāng)前任務(wù)的處理單元中選擇處理速度最快的處理單元的問題，一般可以引入負(fù)載分擔(dān)機(jī)制，即在進(jìn)程通信前，先通過負(fù)載分擔(dān)機(jī)制選擇當(dāng)前負(fù)載最輕的處理單元進(jìn)行處理。
當(dāng)前在分布式應(yīng)用中有效結(jié)合上述兩方面的解決方案一般是采用分層的形式實(shí)現(xiàn)，即抽象出一個(gè)傳輸層來專門負(fù)責(zé)管理處理單元之間的通信。整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用模塊將基于該傳輸層的通信支持進(jìn)行開發(fā)，傳輸層向上為應(yīng)用程序提供通信服務(wù)接口，應(yīng)用模塊通過這一接口，使用傳輸層提供的服務(wù)，完成處理單元之間的數(shù)據(jù)傳輸。
圖1顯示了當(dāng)前一種典型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)處理單元之間通信的抽象模型。從圖1可以看出，該模型的各個(gè)處理單元可以抽象成以下幾層模塊底層模塊、傳輸層以及應(yīng)用層。其中，底層模塊包括操作系統(tǒng)、中間件以及各種通用的模塊；傳輸層負(fù)責(zé)管理和維護(hù)處理單元之間的傳輸鏈路，并使用定制的負(fù)載分擔(dān)算法從候選集中選擇處理單元；應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，應(yīng)用傳輸層服務(wù)完成數(shù)據(jù)通信。
在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，應(yīng)用層向傳輸層提交傳輸請求，傳輸層分析請求的任務(wù)，應(yīng)用負(fù)載分擔(dān)算法選擇一個(gè)可以處理本次任務(wù)的處理單元，并通過建立和使用到該處理單元的傳輸鏈路來完成傳輸過程。
可以看出，在圖1所示的處理單元進(jìn)行通信的過程中，每一次通信過程都要首先應(yīng)用已經(jīng)確定的負(fù)載分擔(dān)算法從可以處理本次任務(wù)的處理單元的中選擇一個(gè)處理單元，然后再通過到該處理單元的傳輸路徑完成數(shù)據(jù)通信。
這樣一來，每一次通信過程所花費(fèi)的時(shí)間就都將包括檢索可以處理本次任務(wù)的目的處理單元，并確定到相應(yīng)處理單元的傳輸路徑所需的時(shí)間；以及在該傳輸路徑上傳輸數(shù)據(jù)包所用的時(shí)間。這里檢索和定位傳輸鏈路只是輔助處理單元協(xié)作，并不是分布式系統(tǒng)處理單元協(xié)作必須花費(fèi)的時(shí)間。
另外，一個(gè)大型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)是多樣的，因此，在傳輸層應(yīng)用預(yù)先確定的負(fù)載分擔(dān)算法并不總是對所有的通信情況都能有效的發(fā)揮作用。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，負(fù)載分擔(dān)通常是通過傳輸層在可以處理本次任務(wù)的目的處理單元中隨機(jī)選擇，這種隨機(jī)選擇算法在總體上表現(xiàn)為所有處理單元負(fù)載平均的效果，即傳輸層在候選集中所有的處理單元中平均分配請求處理的任務(wù)。這種負(fù)載分擔(dān)算法雖然簡單、易于實(shí)現(xiàn)，并且可以基本上平均發(fā)揮各個(gè)處理單元的處理能力，但是，在實(shí)際的應(yīng)用中是有一定局限性的。例如，在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)加入某個(gè)新的處理單元或者升級某個(gè)處理單元時(shí)，該處理單元的處理能力，包括中央處理器以及內(nèi)存等，都可能與原有的處理單元有較大的偏差，在這種情況下，隨機(jī)選擇算法顯然不能充分發(fā)揮新加入或者新升級處理單元的處理能力。造成新加入或者新升級的處理單元無法快速和整個(gè)系統(tǒng)融合的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種傳輸鏈路的選擇方法，可以最大程度的減少檢索處理單元的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速的處理任務(wù)分發(fā)。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是更有效的在處理單元間分配負(fù)載，提高各個(gè)處理單元的協(xié)作性能。
本發(fā)明所述傳輸鏈路的選擇方法，將負(fù)載分擔(dān)算法處理和負(fù)載數(shù)據(jù)管理分離并分別設(shè)置于處理單元的應(yīng)用層和傳輸層，并在應(yīng)用層和傳輸層之間通過傳輸接口傳遞負(fù)載分擔(dān)算法信息，協(xié)作完成處理任務(wù)的分發(fā)過程；
該方法還包括以下步驟a、應(yīng)用層檢測是否存在到可以處理本次任務(wù)的處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則使用該傳輸鏈路完成本次任務(wù)的分發(fā)過程，然后結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟b；b、應(yīng)用層根據(jù)應(yīng)用程序的特點(diǎn)選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法；并通過傳輸接口請求傳輸層提供合適的傳輸鏈路，然后執(zhí)行步驟c；c、傳輸層判斷是否存在可以處理本次任務(wù)的處理單元，如果存在，則根據(jù)應(yīng)用層選擇的負(fù)載分擔(dān)算法從可以處理本次任務(wù)的處理單元中選擇合適的處理單元，然后，使用到所選擇處理單元的傳輸鏈路完成處理單元之間的通信；否則，進(jìn)行異常處理，然后結(jié)束。
所述方法進(jìn)一步包括在傳輸層建立傳輸鏈路并返回傳輸層鏈路標(biāo)記后，應(yīng)用層創(chuàng)建應(yīng)用層路由標(biāo)記，并通過智能指針建立到該傳輸鏈路的關(guān)聯(lián)。
并且，在傳輸鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，傳輸層修改其保存的傳輸層鏈路標(biāo)記狀態(tài)；應(yīng)用層路由標(biāo)記通過智能指針自動(dòng)獲知該傳輸鏈路狀態(tài)的變化。
步驟a所述檢測是否存在到可以處理本次任務(wù)的處理單元的傳輸鏈路的方法具體為應(yīng)用層檢測應(yīng)用層路由標(biāo)記的智能指針是否有效。
步驟b所述的根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法具體為應(yīng)用程序根據(jù)應(yīng)用所需的處理器能力，或所需的內(nèi)存資源，或所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，或三者的任意組合選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法。
步驟c進(jìn)一步包括在所述傳輸層選擇目的處理單元之后，傳輸層首先判斷是否存在到所選擇處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則使用該傳輸鏈路完成處理單元之間的通信過程；否則，傳輸層建立到所選擇處理單元的傳輸鏈路，然后使用建立的傳輸鏈路完成處理單元之間的通信過程。
所述方法進(jìn)一步包括處理單元接收其他處理單元廣播的負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)其他處理單元的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，生成處理單元候選集合；步驟c所述從可以處理本次任務(wù)的處理單元選擇目的處理單元具體為在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中選擇目的處理單元。
所述負(fù)載數(shù)據(jù)包括處理單元可以處理的任務(wù)類型、處理單元的處理能力以及處理單元的當(dāng)前負(fù)載量。
步驟c所述的負(fù)載分擔(dān)算法為當(dāng)前處理單元的傳輸層在所有可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中搜索負(fù)載最輕的處理單元。
處理單元在進(jìn)行步驟c所述負(fù)載分擔(dān)之前設(shè)置搜索步長值；并在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中設(shè)置一個(gè)搜索基準(zhǔn)指針，指向搜索起始位置的處理單元；所述的處理單元步驟b所述的負(fù)載分擔(dān)算法包括以下步驟b1、本處理單元在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中，從所述搜索基準(zhǔn)指針?biāo)傅奶幚韱卧_始，比較搜索步長值個(gè)數(shù)的處理單元的負(fù)載情況，并從中選擇負(fù)載最輕的處理單元；b2、將所述搜索基準(zhǔn)指針向前移動(dòng)所述搜索步長值的一半，指向下次搜索起始位置的處理單元。
由此可以看出，應(yīng)用本發(fā)明所述的傳輸鏈路選擇方法可以獲得以下有益效果1、本發(fā)明通過使用傳輸鏈路標(biāo)記，在處理任務(wù)分發(fā)時(shí)，選擇使用應(yīng)用層路由標(biāo)記所保存的傳輸鏈路，而不用重復(fù)檢索處理單元，從而減少了傳輸鏈路選擇的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速的傳輸鏈路選擇，同時(shí)也避免了傳輸鏈路的二次建立過程；2、本發(fā)明通過讓應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)負(fù)載分擔(dān)算法功能，而在傳輸層實(shí)現(xiàn)負(fù)載數(shù)據(jù)管理的功能，可以充分根據(jù)進(jìn)程的特點(diǎn)靈活的引入各種負(fù)載分擔(dān)算法，從而更有效的發(fā)揮各處理單元的處理能力，提高處理單元之間的協(xié)作性能，以及分布式應(yīng)用的系統(tǒng)伸縮性。


圖1顯示了目前典型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)處理單元之間通信的抽象模型；圖2顯示了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)處理單元之間通信的抽象模型；圖3為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的應(yīng)用層通信方法的流程圖；圖4為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的處理單元應(yīng)用層路由標(biāo)記和傳輸層鏈路標(biāo)記的關(guān)系示意圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述的負(fù)載分擔(dān)算法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以及具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
為了實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用系統(tǒng)各處理單元更好的協(xié)作，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對現(xiàn)有的負(fù)載分擔(dān)處理方法進(jìn)行了改進(jìn)。圖2顯示了該實(shí)施例所述的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)處理單元之間通信的抽象模型。如圖2所示，所述實(shí)施例將負(fù)載分擔(dān)算法處理和負(fù)載數(shù)據(jù)管理分離并分別設(shè)置于處理單元的應(yīng)用層和傳輸層，并在應(yīng)用層和傳輸層之間通過傳輸接口(TI，Transport Interface)傳遞負(fù)載分擔(dān)算法信息，協(xié)作完成處理任務(wù)的分發(fā)過程。
其中，位于應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊可以根據(jù)應(yīng)用自身的特點(diǎn)選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法。例如，某個(gè)應(yīng)用對處理能力以及內(nèi)存資源的要求很高，應(yīng)用程序所設(shè)計(jì)的負(fù)載分擔(dān)算法就可以選擇當(dāng)前處理能力最強(qiáng)、內(nèi)存資源最空閑的處理單元；而如果某個(gè)進(jìn)程對帶寬資源要求比較高，應(yīng)用程序所設(shè)計(jì)的負(fù)載分擔(dān)算法就可以選擇到本處理單元傳輸鏈路帶寬最寬的處理單元。應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊甚至可以考慮隨著處理單元候選集合中處理單元負(fù)載狀況的變化更新負(fù)載分擔(dān)算法，比如，如果處理單元候選集合處理單元負(fù)載普遍較輕，就沒有必要選擇太精確的負(fù)載分擔(dān)算法。
而位于傳輸層的負(fù)載數(shù)據(jù)管理模塊用于收集和管理其他處理單元的負(fù)載數(shù)據(jù)，例如，其他處理單元可以處理的任務(wù)類型，正在運(yùn)行的任務(wù)數(shù)目以及最大處理能力等等，然后對其他處理單元的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，形成針對各類處理目標(biāo)的處理單元候選集合，并生成其他處理單元的負(fù)載指標(biāo)。每個(gè)處理單元候選集合實(shí)時(shí)的反映了當(dāng)前可為某種處理目標(biāo)服務(wù)的處理單元的數(shù)量以及狀態(tài)。
這樣，通過圖2所述的抽象模型，改變了現(xiàn)有技術(shù)中由于負(fù)載分擔(dān)功能在傳輸層實(shí)現(xiàn)而帶來的種種限制，在分布式應(yīng)用系統(tǒng)中可以更有效的發(fā)揮各個(gè)處理單元的處理能力，提高處理單元之間的協(xié)作性能。
另外，為了進(jìn)一步降低建立及選擇到目的處理單元的傳輸鏈路所需的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速的鏈路選擇及通信過程，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在處理單元應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊引入了應(yīng)用層路由標(biāo)記，該應(yīng)用層路由標(biāo)記用于記錄該處理單元到相應(yīng)目的處理單元的傳輸路由，以作為后續(xù)傳輸過程是否重選傳輸鏈路的依據(jù)。
下面結(jié)合圖2進(jìn)行說明，如果處理單元1建立與處理單元2的傳輸鏈路，則處理單元1應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊將保存一個(gè)到處理單元2的應(yīng)用層路由標(biāo)記。而如果處理單元1到處理單元2的傳輸鏈路出現(xiàn)異常，則處理單元1應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊應(yīng)該釋放該到處理單元2的應(yīng)用層路由標(biāo)記。這樣，在下一次處理單元1與處理單元2的通信過程中，處理單元1的應(yīng)用層可以首先檢測相應(yīng)的應(yīng)用層路由標(biāo)記是否有效，如果該應(yīng)用層路由標(biāo)記有效，則處理單元1就可以直接通過該應(yīng)用層路由標(biāo)記所記錄的已經(jīng)建立的傳輸鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而無需再次啟動(dòng)負(fù)載分擔(dān)過程，從而節(jié)省了搜索、選擇處理單元的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速的傳輸鏈路選擇。由此，應(yīng)用程序就可以充分利用已建立的傳輸鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而不需要在每一次的通信過程中都檢索并選擇處理單元，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程間的快速通信。
圖3顯示了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例所述傳輸鏈路的選擇過程。如圖3所示，本發(fā)明所述傳輸鏈路的選擇過程包括如下步驟步驟301應(yīng)用程序發(fā)送傳輸請求到處理單元應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊，該傳輸請求中包含待其他處理單元處理的任務(wù)；步驟302負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊檢測是否存在與可以處理步驟301所述任務(wù)的處理單元相對應(yīng)的應(yīng)用層路由標(biāo)記，如果有，則執(zhí)行步驟306；否則，則執(zhí)行步驟303；步驟303負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法，使用本次任務(wù)的特征信息通過傳輸接口向傳輸層請求傳輸鏈路；傳輸層判斷是存在相應(yīng)的處理單元候選集合，如果有，則執(zhí)行步驟304；否則，執(zhí)行步驟307；步驟304傳輸層根據(jù)選擇的負(fù)載分擔(dān)算法，選擇適合的處理單元，并判斷是否存在到所選擇處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則執(zhí)行步驟305；否則，傳輸層建立到所選擇處理單元的傳輸鏈路，然后，執(zhí)行步驟305；步驟305負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊保存該應(yīng)用層路由標(biāo)記，然后，執(zhí)行步驟306；步驟306負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊使用該應(yīng)用層路由標(biāo)記所記錄的傳輸鏈路完成進(jìn)程間通信；步驟307應(yīng)用程序進(jìn)行異常處理，標(biāo)志本次處理任務(wù)分發(fā)過程失敗。
為了實(shí)現(xiàn)圖3所示的方法，必須保證處理單元應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊所保存的應(yīng)用層路由標(biāo)記實(shí)時(shí)的反映當(dāng)前本處理單元與其他處理單元之間傳輸鏈路的狀態(tài)。但是，由于處理單元的分層結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通信單元封裝原則，雖然負(fù)責(zé)管理和維護(hù)處理單元之間傳輸鏈路的傳輸層可以實(shí)時(shí)的獲得傳輸鏈路的狀態(tài)，但是傳輸層沒有直接的接口可以通知應(yīng)用層傳輸鏈路的狀態(tài)已經(jīng)改變。這樣，就很可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)用層的負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊所保存的應(yīng)用層路由標(biāo)記與實(shí)際的鏈路狀態(tài)不一致的情況。很明顯，這將導(dǎo)致通信過程的失敗。
為了解決這一問題，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在建立傳輸鏈路時(shí)，處理單元的傳輸層也建立一個(gè)傳輸層鏈路標(biāo)記，記錄該處理單元到相應(yīng)處理單元的傳輸鏈路。圖4為該優(yōu)選實(shí)施例所述的處理單元應(yīng)用層路由標(biāo)記和傳輸層鏈路標(biāo)記關(guān)系的示意圖。如圖4所示，處理單元的傳輸層鏈路標(biāo)記具體為傳輸層的連接器對象，應(yīng)用層路由標(biāo)記具體為應(yīng)用層的路由對象，這兩個(gè)對象均標(biāo)記同一個(gè)傳輸鏈路。其中，應(yīng)用層的路由對象進(jìn)一步包括一個(gè)指向傳輸層連接器對象的智能指針，通過該智能指針，保證傳輸層鏈路標(biāo)記和應(yīng)用層路由標(biāo)記狀態(tài)一致，實(shí)現(xiàn)傳輸層傳輸鏈路狀態(tài)向應(yīng)用層隱式透傳的目的，即如果該智能指針不為空，則該應(yīng)用層路由標(biāo)記為有效狀態(tài)；而如果該智能指針為空，則該應(yīng)用層路由標(biāo)記為無效狀態(tài)。
在傳輸層建立傳輸鏈路時(shí)，處理單元在傳輸層和應(yīng)用層分別建立一個(gè)連接器對象、一個(gè)路由對象，并且應(yīng)用層的路由對象的智能指針指向相對應(yīng)的傳輸層連接器對象。這兩個(gè)對象都標(biāo)記了到對應(yīng)處理單元的傳輸鏈路。這樣，在傳輸鏈路正常的情況下，應(yīng)用程序可以通過其應(yīng)用層路由對象的智能指針找到所標(biāo)記的傳輸鏈路，并通過該傳輸鏈路完成數(shù)據(jù)通信。而當(dāng)傳輸鏈路不可用時(shí)，傳輸層釋放相應(yīng)連接器對象的操作將導(dǎo)致應(yīng)用層的路由對象變?yōu)闊o效狀態(tài)。這樣應(yīng)用層路由標(biāo)記就可以通過檢測其智能指針實(shí)時(shí)的獲得相應(yīng)傳輸鏈路的狀態(tài)。
由此，負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊通過檢測應(yīng)用層的路由對象的智能指針是否有效就可以實(shí)現(xiàn)步驟302所述的檢測應(yīng)用層路由標(biāo)記是否存在的操作。
另外，在本發(fā)明所述方法的步驟304，負(fù)載分擔(dān)算法處理模塊可以選擇現(xiàn)有技術(shù)中的隨機(jī)分擔(dān)算法，也可以選擇多種其他的負(fù)載分擔(dān)算法，本發(fā)明并沒有對負(fù)載分擔(dān)算法的選擇給予限制。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了一種負(fù)載分擔(dān)算法以及負(fù)載數(shù)據(jù)管理的方法，該實(shí)施例的負(fù)載分擔(dān)算法適于應(yīng)用對負(fù)載分擔(dān)精度要求較高的情況。另外，該實(shí)施例的負(fù)載數(shù)據(jù)管理利用目的處理單元的處理能力以及當(dāng)前負(fù)載情況的負(fù)載數(shù)據(jù)等，在處理單元候選集合中實(shí)際負(fù)載與處理能力比值最小的處理單元，即當(dāng)前負(fù)載最輕的處理單元。其中，處理單元候選集合是由傳輸層的負(fù)載數(shù)據(jù)管理模塊建立并維護(hù)的。
為了實(shí)時(shí)獲得其他處理單元的負(fù)載情況，處理能力以及可以處理的任務(wù)類型，每個(gè)處理單元會(huì)周期的廣播這些值到其他處理單元的負(fù)載數(shù)據(jù)管理模塊，廣播的周期越短，傳輸層鏈路標(biāo)記記錄的數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確，進(jìn)而負(fù)載分擔(dān)算法就越有效。但是，另一方面，廣播周期的縮短將會(huì)導(dǎo)致處理單元之間傳送的狀態(tài)信息量加大，造成網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載變重，降低系統(tǒng)協(xié)作性能。該廣播周期一般根據(jù)應(yīng)用所期望的負(fù)載信息精確度來設(shè)定。
從上述負(fù)載分擔(dān)算法以及負(fù)載數(shù)據(jù)管理方法可以看出，本實(shí)施例所述的負(fù)載數(shù)據(jù)管理并不會(huì)對處理單元候選集合的大小進(jìn)行限制，因此，可以在系統(tǒng)中不斷加入新的處理單元。另外，由于新加入系統(tǒng)的處理單元或新升級的處理單元當(dāng)前負(fù)載為零，會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)成為處理任務(wù)分配的主要目標(biāo)，直到該處理單元的負(fù)載與其他處理單元的負(fù)載逐漸持平為止，因此本實(shí)施例能夠保證新的處理單元快速、無縫的融入整個(gè)分布式系統(tǒng)。
但是，在整個(gè)處理單元候選集合中搜索負(fù)載最輕的目的處理單元的時(shí)間復(fù)雜度是線性的，這樣就會(huì)隨著分布式應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展出現(xiàn)算法退化的問題。因此，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，其負(fù)載分擔(dān)算法采用了次優(yōu)搜索的算法，即搜索算法不再在整個(gè)處理單元候選集的范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，而是根據(jù)事先約定的經(jīng)驗(yàn)搜索步長值Step，每次僅搜索指定步長Step個(gè)數(shù)的處理單元，并在這個(gè)搜索步長內(nèi)找出一個(gè)負(fù)載最輕的處理單元作為該次處理任務(wù)分發(fā)的目的處理單元。該負(fù)載分擔(dān)算法也適合當(dāng)前任務(wù)分發(fā)處理單元負(fù)載較高的情況，這樣就可以盡快將任務(wù)分發(fā)出去，降低處理能力占用。
圖5為該優(yōu)選實(shí)施例所述的負(fù)載分擔(dān)算法流程圖。如圖5所示，本發(fā)明所述的負(fù)載分擔(dān)算法在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中，設(shè)置一個(gè)搜索基準(zhǔn)指針，指示本次搜索的起始位置，并通過控制該指針的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)候選集中每個(gè)處理單元均等的被選擇機(jī)會(huì)；另外算法設(shè)定了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)搜索步長值Step，本實(shí)施例中該值被置為5；本發(fā)明所述負(fù)載分擔(dān)算法包括以下步驟步驟501從搜索基準(zhǔn)指針?biāo)傅奶幚韱卧_始，比較步長值Step個(gè)處理單元的負(fù)載情況，并從中選擇一個(gè)當(dāng)前負(fù)載與處理能力比值最小的處理單元，即負(fù)載最輕的處理單元；步驟502將搜索基準(zhǔn)指針向前移動(dòng)步長值的一半，即移動(dòng)Step/2個(gè)處理單元，作為下一次搜索的起始搜索點(diǎn)；步驟503建立到該處理單元的傳輸鏈路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
在這一實(shí)施例中，通過多次的負(fù)載分擔(dān)搜索過程，搜索基準(zhǔn)指針可以在處理單元的候選集合中循環(huán)，使得處理單元候選集合中所有的處理單元都能夠參與負(fù)載分擔(dān)，因而保證了負(fù)載分擔(dān)算法的公平性，基本實(shí)現(xiàn)充分發(fā)揮所有處理單元處理能力，實(shí)現(xiàn)各個(gè)處理單元之間有效的協(xié)作的目的。
另外，所述負(fù)載分擔(dān)算法是在預(yù)先設(shè)定的Step個(gè)處理單元之間選擇負(fù)載最輕的處理單元，而不是在整個(gè)處理單元候選集合中檢索，這樣，就使得檢索的時(shí)間大大減少，進(jìn)而提高了應(yīng)用程序搜索目的處理單元的效率。
需要說明的是，上述處理單元處理能力為虛擬的處理能力，這個(gè)處理能力可能是系統(tǒng)的標(biāo)稱指標(biāo)，也可能是系統(tǒng)的一個(gè)配置參數(shù)，甚至有可能是在一個(gè)硬件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)處理單元的情況下，將該硬件系統(tǒng)的實(shí)際處理能力以某種方式分配到上述多個(gè)處理單元時(shí)，每個(gè)處理單元所配置的處理能力。
由上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所述的方法通過將負(fù)載分擔(dān)算法處理功能移到處理單元的應(yīng)用層，并且在傳輸層增加負(fù)載數(shù)據(jù)管理的功能，可以充分根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)靈活的引入各種負(fù)載分擔(dān)算法，從而更有效的發(fā)揮了處理單元的處理能力，提高了處理單元之間的協(xié)作性能。
另外，本發(fā)明所述方法通過為傳輸鏈路設(shè)立標(biāo)記的方法，可以在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候使用保存在應(yīng)用層路由標(biāo)記的傳輸鏈路，而不用二次檢索目的處理單元，從而減少了選擇傳輸鏈路的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了快速有效的處理單元間協(xié)作。
以上舉優(yōu)選的實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用以顯示本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傳輸鏈路選擇的方法，其特征在于，該方法將負(fù)載分擔(dān)算法處理和負(fù)載數(shù)據(jù)管理分離并分別設(shè)置于處理單元的應(yīng)用層和傳輸層，并在應(yīng)用層和傳輸層之間通過傳輸接口傳遞負(fù)載分擔(dān)算法信息，協(xié)作完成處理任務(wù)的分發(fā)過程；該方法還包括以下步驟a、應(yīng)用層檢測是否存在到可以處理本次任務(wù)的處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則使用該傳輸鏈路完成本次任務(wù)的分發(fā)過程，然后結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟b；b、應(yīng)用層根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法；并通過傳輸接口請求傳輸層提供合適的傳輸鏈路，然后執(zhí)行步驟c；c、傳輸層判斷是否存在可以處理本次任務(wù)的處理單元，如果存在，則根據(jù)應(yīng)用層選擇的負(fù)載分擔(dān)算法從可以處理本次任務(wù)的處理單元中選擇合適的處理單元，然后，使用到所選擇處理單元的傳輸鏈路完成處理單元之間的通信；否則，進(jìn)行異常處理，然后結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在傳輸層建立傳輸鏈路并返回傳輸層鏈路標(biāo)記后，應(yīng)用層創(chuàng)建應(yīng)用層路由標(biāo)記，并通過智能指針建立到該傳輸鏈路的關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在傳輸鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，傳輸層動(dòng)態(tài)修改其所保存的傳輸層鏈路標(biāo)記狀態(tài)；應(yīng)用層路由標(biāo)記通過智能指針自動(dòng)獲知該傳輸鏈路狀態(tài)的變化。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，步驟a所述檢測是否存在到可以處理本次任務(wù)的處理單元的傳輸鏈路的方法具體為應(yīng)用層檢測應(yīng)用層路由標(biāo)記的智能指針是否有效。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b所述的根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法具體為應(yīng)用程序根據(jù)本次任務(wù)所需的處理器能力，或所需的內(nèi)存資源，或所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，或三者的任意組合選擇適合的負(fù)載分擔(dān)算法。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c進(jìn)一步包括在所述傳輸層選擇目的處理單元之后，傳輸層首先判斷是否存在到所選擇處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則使用該傳輸鏈路完成處理單元之間的通信過程；否則，傳輸層建立到所選擇處理單元的傳輸鏈路，然后使用建立的傳輸鏈路完成處理單元之間的通信過程。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括處理單元接收其他處理單元廣播的負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)其他處理單元的負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，生成處理單元候選集合；步驟c所述從可以處理本次任務(wù)的處理單元選擇目的處理單元具體為在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中選擇目的處理單元。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述負(fù)載數(shù)據(jù)包括處理單元可以處理的任務(wù)類型、處理單元的處理能力以及處理單元的當(dāng)前負(fù)載量。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟c所述的負(fù)載分擔(dān)算法為當(dāng)前處理單元的傳輸層在所有可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中搜索負(fù)載最輕的處理單元。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，處理單元在進(jìn)行步驟c所述負(fù)載分擔(dān)之前設(shè)置搜索的步長值；并在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中設(shè)置一個(gè)搜索基準(zhǔn)指針，指向位于搜索起始位置的處理單元；所述的處理單元步驟b所述的負(fù)載分擔(dān)算法包括以下步驟b1、本處理單元在可以處理本次任務(wù)的處理單元候選集合中，從所述搜索基準(zhǔn)指針?biāo)傅奶幚韱卧_始，比較搜索步長值個(gè)數(shù)的處理單元的負(fù)載情況，并從中選擇負(fù)載最輕的處理單元；b2、將所述搜索基準(zhǔn)指針向前移動(dòng)所述搜索步長值的一半，作為下一次搜索的起始搜索點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種傳輸鏈路的選擇方法，該方法將負(fù)載分擔(dān)算法和負(fù)載數(shù)據(jù)管理進(jìn)行分離并分別設(shè)置于處理單元的應(yīng)用層和傳輸層，通過應(yīng)用層和傳輸層來協(xié)作完成分布式應(yīng)用的處理任務(wù)分發(fā)過程。該方法包括應(yīng)用層首先檢測是否存在到可以處理該任務(wù)的目的處理單元的傳輸鏈路，如果存在，則使用該傳輸鏈路完成處理任務(wù)分發(fā)過程；否則，應(yīng)用層選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載分擔(dān)算法，并通過傳輸接口向傳輸層請求可用的傳輸鏈路；傳輸層使用負(fù)載分擔(dān)算法在其所維護(hù)的處理單元候選集中選擇一個(gè)合適的處理單元，并建立到該處理單元的傳輸鏈路；應(yīng)用層保存并使用傳輸層返回的傳輸鏈路完成處理任務(wù)的分發(fā)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了處理任務(wù)的快速分發(fā)，提高了分布式應(yīng)用的系統(tǒng)伸縮性。
文檔編號H04L29/04GK1744593SQ20041006428
公開日2006年3月8日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者王剛 申請人:普天信息技術(shù)研究院