CN100531192C - 用于端口和协议共享的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于扩充分层应用和相应协议的层次结构的方法，包括对选择进程应用一个鉴别算法，其中在该选择进程中从一相邻应用/协议层的列表中选择一个特定的应用/协议层以接收流经该层次结构的业务流。可以在所述的层次结构内邻近所述的特定的应用/协议层插入一个新的应用/协议层。此外，该新的应用/协议层还可以被添加到上述列表内。最后，可以用另一个鉴别算法替代所述的鉴别算法，该另一个鉴别算法被编程为在选择进程中考虑所述新的应用/协议层。显然，可以不必断开或禁用该层次结构中其它的应用和协议的情况下执行插入、添加和替代步骤中的每个步骤。

Description

用于端口和协议共享的系统和方法

技术领域

本发明涉及进程间和进程内通信的领域，尤其涉及多个服务器进程间的端口和协议共享。

背景技术

进程间和进程内通信涉及在计算机通信网络中，在两个或更多个计算进程之间或在单个计算进程内的电子数据交换。通常，网间协议情境中的进程间和进程内通信涉及信息的寻址，以便向位于一个特定网络地址处的使用此处的一个特定端口的计算进程传递信息。就此而言，地址和端口的组合(被称为套接字)可以形成基于套接字的通信的基础。为了有效地部署基于服务器的计算进程，则首先必须建立用于该基于服务器的计算进程的地址和端口，以便于客户机计算进程访问该服务器计算进程。

多数计算服务器进程通过公开的或按常规方式建立的端口提供对此的访问。例如，通常可以通过服务器进程的端口80或有时通过端口8080处理超文本传输协议(HTTP)数据消息。作为对比，文件传输协议(FTP)可以通过端口21进行操作。这两种情况都说明了这样的原理，即公共的因特网服务使用广为人知的端口，这是因为大多数应用，特别是因特网服务并不知道一个主机平台中在任意的时刻会有多少逻辑端口可用，以及这些逻辑端口是如何设置的。因此，不是迫使服务器进程改变其配置以适应一个新的应用，而是应用通常使用所有服务器进程都支持的广为人知的端口。

因为服务器进程使用广为人知的端口，所以服务器进程可能会被限制为在单个主机内提供单个因特网服务。这种限制可以是需要服务器进程监视所配置的端口以便接收针对该服务器进程的请求和响应的逻辑结果。通常，所有在被监视的端口上接收到的消息都被认为是针对该服务器进程的。因此，在有多个服务器进程“侦听”同一个端口的情况下会导致混淆，并且将需要大量的逻辑和专有配置以克服这种自然产生的混淆。此外，在部署了防火墙的情况下，时常默认地只开放少数挑选出的端口用于通信。

Jain等人的共同转让给国际商业机器公司的美国专利申请公开No US2003/0028681A1(下面称为“Jain的公开”)解决了为单个服务器进程分配一个端口的缺陷。在Jain的公开中，提出了依靠共享的端口映射层，多个进程可以共享单个端口。共享端口映射层可以起到中间的“交通警察(traffic cop)”的作用。通过将与进入的业务流相关联的域名映射为一个特定于后端的端口，共享端口上的进入的业务流可以被解析到一个特定于后端的端口上。以这种方式，虽然主机在将其逻辑端口暴露给外部的客户机进程方面受限制，但是多个服务器进程可以侦听非常规的、未使用的端口，而不需要暴露这些非常规的端口。而且，客户机进程仍然可以依靠特定的服务器进程类型与特定的、广为人知的端口间的传统关联来工作。

尽管在Jain的公开中说明了该优点，但其中还缺少在本领域中所希望的一定程度的可扩展性。具体地，将新的服务器进程添加到共享一个特定端口的服务器进程的列表中需要对映射表本身进行破坏性的修改(disruptive modification)。而且，由于该映射特别地与服务器进程的域相关，所以Jain的公开中的端口共享技术没有对遵从分层结构而不是整体结构的应用做出解释。分层应用将对整体应用的结构分解反映到相互依存的各层中。各层之间的数据流能够被可改变地、可选择地路由到该层次结构中的不同层。因此，可以获得极大的运行时灵活性，包括将应用分布在不同的线程和进程地址空间上的灵活性。

发明内容

本发明用于解决与多个服务器进程间的端口共享有关的技术中的缺陷，并且提供一种新颖的、非显而易见的方法、系统和装置，其用于多个服务器进程间的非强迫型的端口和协议共享--特别是对于那些根据分层的体系结构编码的服务器进程。根据本发明，用于端口和协议共享的系统可以包括应用进程和协议的分层的层次结构、部署在该分层的层次结构中的每个层之间的层间通信进程、以及一个通信层，它被编程为协调分层的层次结构中所有的应用进程和协议对单个逻辑端口的访问。值得注意的是，通信层可以包括一个进程，它被编程为将所述单个逻辑端口内的进入业务流映射到所选出的一个应用进程和协议。

每个层间通信进程可以包括一个在所述层次结构中的下一个较高层处耦合到该层间通信进程的应用进程和协议的列表。每个层间通信进程还可以包括至少一个鉴别进程，它被编程为在所述列表内选择一个特定的应用进程和协议，其中所选择的进入业务流路由到该特定应用进程和协议。就此而言，鉴别进程可以包括至少一个可基于与至少一个应用进程和协议相关联的至少一个属性而选择的鉴别算法。更具体地，所述的鉴别算法可以包括一个可以插入的鉴别算法。

在分层应用和相应协议的层次结构中，端口和协议共享方法可以包括在单个共享的逻辑端口上接收业务流，并且将该业务流路由到部署于该层次结构中的两个层之间的层间通信进程。可以选择所述两个层中较高的一个层内的特定的应用/协议层，其中业务流将被路由给该特定应用/协议层。因此，业务流可以被路由到所选择的特定的应用/协议层。值得注意的是，一旦被路由，可以进一步选择另外两个层中较高的一个层内的后续的应用/协议层，其中业务流将被路由给该后续的应用/协议层。因此，业务流可以被路由给进一步选择的特定的应用/协议层。

重要的是，可以在层次结构中添加附加的应用/协议层。一旦被加入，就可以在选择步骤中考虑该新的应用/协议层。此外，一旦被选择，就可以将业务流路由到该附加的应用/协议层。重要的是，所述的选择步骤可以包括基于所述的特定应用/协议层的至少一个属性选择特定的应用/协议层的步骤。所述的属性可以包括，但是并不限于：在该层次结构内部署于所述层间通信进程之上的应用进程和协议层的数目、应用进程和协议的加权；处理应用和协议中本质上不是选择性的各个应用和协议的总管(catch all)、先前情境下应用和协议的特性、以及整个系统的特性。

在本发明的一个优选的方面，用于扩充分层的应用和相应协议的层次结构的方法可以包括：对一个选择进程应用一鉴别算法，在所述的选择进程中，在一相邻应用/协议层的列表中选择一个特定的应用/协议层以接收流经该层次结构的业务流。可以在该层次结构中与所述特定的应用/协议层的相邻处插入一个新的应用/协议层。新的应用/协议层还可以被加入到所述列表中。最后，可以用另一鉴别算法替换所述的鉴别算法，其中该另一鉴别算法被编程为在选择进程中考虑新的应用/协议层。值得注意地，可以不用断开或禁用层次结构中其它的应用和协议，就可以执行插入、添加和替换步骤中的每个步骤。

本发明的其它方面将在下面的说明中部分地列出，并且部分将从下面的说明中显而易见，或是通过对本发明的实践可以获得。通过所附的权利要求中具体指出的要素及其组合，将实现并获得本发明的这些方面。应当理解，上面的一般性描述以及下面的详细说明都仅是示例性和说明性的，并且不是对所提出的发明进行限制。

附图说明

结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实施例，并且与说明部分一起用于解释本发明的原理。此处说明的实施例是当前优选实施例，然而应当理解，本发明并不限于所显示的精确的结构安排和手段，其中：

图1是示出了一种主机系统的示意图，该主机系统被配置为在两个或更多个应用进程间管理端口和协议的共享；

图2是示出了多个分层应用进程间的一个示例性的端口和协议共享配置的方块图；以及

图3是示出了图1的系统内的端口和协议共享过程的流程图。

具体实施方式

本发明是用于端口和协议共享的系统、方法和装置。根据本发明，可以围绕单个逻辑端口对进程间的通信结构进行分层。经由被配置为将进入的请求映射到其目的服务器进程的通信层，多个服务器进程可以共享单个逻辑端口。重要的是，分层结构可以包括一个或多个层间通信进程，它们被编程为将数据从一个源层路由到一个所选择的目的层。就此而言，每个层可以包括一个服务器进程或一个协议，它们被更高层的服务器进程所依赖。值得注意的是，两个或更多个服务器进程可以共享对在层次结构中较低层处的单个协议的访问。

有利地，可以将新的服务器进程加入到分层结构中，并且将其耦合到单个端口，而不需中断对已经连接的服务器进程的服务。类似地，可以在分层结构中加入用于支持新服务器进程的新协议，并且将其耦合到单个端口，而不需中断对已经连接的服务器进程的服务。在这两种情况下，新的服务器进程或协议可以被通信链接到一个层间通信进程。此外，可以使用一个新的选择算法替代部署在层间通信层内的预先存在的选择算法，其中该新的选择算法被编程为考虑到了新增加的服务器进程或协议。

图1是一种主机系统的示意图，其中该主机系统被配置为在两个或更多个应用进程间管理端口和协议的共享。该系统可以包括一个物理的服务器或服务器集群105，其通过计算机通信网络120被通信链接到一个或多个客户机计算设备110以及其它服务器计算设备115。每个客户机计算设备110和服务器计算设备115都可以使用广为人知的计算机通信技术，诸如基于套接字的通信与该物理服务器或服务器集群105通信。值得注意的是，在本发明的一个优选的方面，客户机计算设备110和服务器计算设备115以及物理服务器或服务器集群105之间的通信可以包括请求-响应类型的通信，这种通信通常是以HTTP通信实现的。

物理服务器或服务器集群105可以包括一个逻辑端口105，来自客户机计算设备110和服务器计算设备115的数据通信可以流入其内。通信层130可以被通信链接到端口125上，并且可以侦听端口125的进入的业务流。当检测到进入的业务流时，通信层130可以通过层间通信进程135的操作选择性地将进入的业务流路由到所耦合的一些应用层，诸如协议层140、服务器层155以及协议层175。具体地，层间通信进程135可以分析进入的业务流以识别出应将该业务流路由到的层。因此，层间通信进程135可以包括一个部署在其中的层选择逻辑(未示出)。

本领域的技术人员应认识到，此处说明的层可以包括程序代码部分，其被配置为执行响应于进入的业务流的处理，同时满足该业务流的目的。与通信堆栈的实现相类似，诸层的组合可以执行一个复合型的角色，虽然其角色可以被缩减为离散的处理单元，并以分层的形式出现在单个层中。时常地，应用的诸层适合于处理本身的特性。就此而言，作为一个例子，与基础通信功能相关联的处理可以被合并到协议层140和175中，而应用功能可以被合并到服务器层150、155、165中。因此，服务器进程150可以与协议140分隔开，基于协议140服务器进程150可以通过端口125与客户机计算设备110和服务器计算设备115通信。

在任何情况下，协议层140还可以通过另一个层间通信进程145将业务流传递给服务器150。再次地，响应来自协议层140的业务流，层间通信进程145可以选择合适的服务器进程150处理该业务流。在仅有一个服务器进程保持与层间通信进程145通信链接的情况下，这个判断需要(如果有的话)很少的分析。然而在有其它服务器进程被耦合到协议层140的情况下，可以采用选择逻辑(未示出)选择出一个适合的服务器进程。

重要的是，多个服务器进程150、155、165可以通过一个或多个协议层140、175共享对端口125的访问。就此而言，端口和协议共享意味着定义在相应的协议层140、175中的数目不限的唯一协议可以共享服务器105内的单个侦听端口125。此外，数目不限的服务器进程150、155、165可以共享对协议层140、175中的单个协议层的访问。例如，如果两个服务器进程使用同样的协议，例如HTTP，则这两个进程都可以通过该单个端口共享该单个协议层。

值得注意的是，可以将新的协议层加入到图1所示的系统中，而不必停止已有协议层的操作。为此，层间通信进程135、145和170中的每个都可以包括一个所支持并且通信耦合的服务器进程和协议的列表。层间通信进程135、145、170中的每个还可以包括一个或多个“鉴别进程”，其被编程为有助于选择特定的协议或服务器以便接收进入的业务流。鉴别进程(未示出)本质上可以包括确定性或是概率性鉴别中的一种，或是包括这两种。

因此，为了增加一个新的服务器进程，诸如服务器进程155，服务器进程155必须被列在所耦合的服务器进程和协议的列表内。此外，必须用新的鉴别算法替代以前的鉴别算法，从而可以在进入业务流的处理中说明新的服务器进程155。类似地，为了增加新的服务器进程165和新的协议175的组合160，首先要能够创建一个新的层间通信进程170，并且将其耦合到新的服务器进程165上。新的层间通信进程170可以被配置为具有仅有服务器进程165的列表，并且具有一个鉴别算法，其被设编程将适当的业务流路由到新的服务器进程。

随后，可以创建新的协议层175，它可以支持服务器进程165所需的协议。新的协议层175可以耦合到层间通信进程170和层间通信进程135。因此，层间通信进程135内的列表可以被修改为包括一个新的协议层175。而且，可以使用新的鉴别进程替代层间通信进程135内的鉴别算法，其中该新的鉴别进程被编程为将适合的业务流路由到新的协议层175。值得注意的是，可以在不中断服务器进程150、155的操作的情况下完成前面所述的过程。

在对前述的结构安排的进一步说明中，图2是一个方块图，它表示关于图1中的层间通信进程175的应用/协议层的配置。如图2所示，鉴别进程210可以被部署在层间通信进程中，并且其可以包括层列表250和一个或多个鉴别算法220。层列表250可以指定耦合到鉴别进程210的每个应用进程或协议230A、230B，从而可以经由鉴别进程210将业务流从应用/协议层230C路由到应用/协议层230A、230B中的一个上。

具体来说，应用/协议层230A、230B、230C中的每个层都可以被配置为具有一个选择算法240A、240B、240C，这些算法被编程为确定是否接受与应用/协议层230A、230B、230C中的另一个层的通信链接。当业务流到达了鉴别进程210时，鉴别进程可以在所述的鉴别算法220中处理该业务流，以便选择列于层列表250内的诸应用/协议层230A、230B、230C中的一个特定层。一旦被选定，例如，通过联系所述的选择算法240B，并且通过连接应用/协议层230B和230C这两个层，诸应用/协议层中的较低的一个层230C就可以被通信链接到在诸应用/协议层中选定的层230B。

值得注意的是，鉴别进程210的鉴别算法220在数量上可以是一个或多个。在所有情况下，鉴别进程210的鉴别算法220可以被编程为选择在分层结构中用于处理业务流的最短代码路径。就此而言，可以在鉴别进程210内部署诸鉴别算法220中的各个鉴别算法以便考虑应用/协议层230A、230B的多个属性。这些属性可以包括，例如，在该分层的体系结构中，在诸层的层次结构内，部署在应用/协议层230A、230B周围的层数。此外，应用/协议层230A、230B中的每个层可以被加权，并且可以在鉴别算法220中考虑其权值。

鉴别算法220中的一个算法可以被作为总管算法来提供以便处理应用/协议层在本质上不是可选则性的(并且不包括相应的选择算法)情况。在鉴别算法220中可以考虑以前情况下的特性，诸如其中特定的线程或连接总是偏好应用/协议层230A、230B中的一个超过了另一个。最后，可以在鉴别算法220中考虑整个系统的特性，诸如这样的观察，即应用/协议层230A、230B中的一个似乎被选择了多数次，因此应该首先考虑用于应用/协议层230A、230B中优选的一个层的选择算法240A、240B。

重要的是，为了将应用/协议层添加到层次结构中，很明显必需修改鉴别算法220以便将增加的应用/协议层考虑在内，如同必需修改层列表250那样。就此而言，图3是一个流程图，它表示了用于向图2中的端口和协议共享体系结构中增加一个新的应用/协议层的过程。首先从块310开始，可以在一个可用的进程地址空间中创建新的应用进程或协议层的实例，并且可以在该层次结构中选择一个层，从而可以识别出有关的层间通信进程。

在块320中，可以提取出并扩充现已存在的用于被识别出的层间通信进程的鉴别算法，以便包括对增加的应用/协议层的考虑。在块330中，可以配置新的应用/协议层以便附加到该层间通信进程上，并且可以修改该层间通信进程的层列表以便包括对新的应用/协议层的引用。最后在块340，可以在层间通信进程中的鉴别进程中插入扩充的鉴别算法以取代现有的鉴别算法。以这种方式，后续的业务流可以被路由到该新的应用/协议层，而不用强迫中断到与层间通信进程相耦合的现有的应用/协议层的业务流的路由。

本发明可以用硬件、软件或硬件和软件的组合实现。可以以集中方式在一个计算机系统内，或是以分布式的方式实现本发明的方法和系统的具体实施，其中在分布式的方式中，不同的组件分布在几个互连的计算机系统之上。任何类型的计算机系统或其它适合于实现此处说明的方法的装置都适用于完成描述于此的功能。

一种典型的硬件和软件的组合是带有计算机程序的通用计算机系统，当所述的计算机程序被加载并执行时，它控制该计算机系统，以便它可以实现描述于此的方法。本发明还可以被嵌入到计算机程序产品中，它包括能够实现此处说明的方法的所有特征，并且当其被载入计算机系统时可以实现这些方法。

在本情境中的计算机程序或应用是指一组指令的以任何语言、代码或符号表示的任何表达，其中该组指令旨在使得具有信息处理能力的系统或是直接地执行特定的功能，或是在如下处理中的一种或全部之后执行该特定的功能：a)转换成另一种语言、代码或符号；b)以不同的材料形式再现。值得注意的是，本发明可以以其它特定的形式来实现而不背离本发明的精神或本质属性，并且因此，应当参考下面的权利要求，而不是前面的说明书，作为本发明范围的指示。

Claims (13)

1.一种用于端口和协议共享的系统，包括：

应用进程和协议的分层的层次结构；

部署在所述分层的层次结构中的每个层之间的层间通信进程；以及，

通信层，它被编程为协调所述分层的层次结构中所有所述应用进程和协议对单个逻辑端口的访问。

2.如权利要求1的系统，其中每个所述层间通信进程包括：

在所述层次结构中较高层处耦合到所述层间通信进程的应用进程和协议的列表；

至少一个鉴别进程，它被编程为在所述的列表中选择所述应用进程和协议中特定的一个，以将进入业务流路由给它。

3.如权利要求1的系统，其中所述的通信层包括被编程为将所述单个逻辑端口中的进入业务流映射到所述应用进程和协议中选定的应用进程和协议的进程。

4.如权利要求2的系统，其中所述的至少一个鉴别进程包括基于与所述应用进程和协议中的至少一个相关联的至少一个属性的至少一个可选择的鉴别算法。

5.如权利要求4的系统，其中所述的至少一个属性包括选自如下的组的属性，所述的组包括：在所述层次结构中部署在所述层间通信进程之上的应用进程和协议层的数目，在所述列表内的所述应用进程和协议的加权，处理所述列表中本质上不是选择性的应用和协议的总管算法，所述列表中所述应用和协议在先前情境下的特性，以及整个系统的特性。

6.如权利要求4的系统，其中所述至少一个可选择的鉴别算法是一个可插入的鉴别算法。

7.一种在分层的应用和相应协议构成的层次结构中端口和协议共享的方法，包括如下的步骤：

在单个共享的逻辑端口上接收业务流，并且将所述的业务流路由到部署于所述层次结构中两个层之间的层间通信进程；

在所述两个层中较高的一个层内选择一特定的要将所述的业务流路由给它的应用/协议层；以及，

将所述的业务流路由到所述选定的特定应用/协议层。

8.如权利要求7的方法，还包括如下的步骤：

进一步在比所述选定的特定应用/协议层更高的一个层内选择一后续的要将所述业务流路由给它的应用/协议层；以及，

将所述的业务流路由到所述进一步选择的特定应用/协议层。

9.如权利要求7的方法，还包括如下的步骤：

在所述的层次结构中添加一附加的应用/协议层；

在所述的选择步骤中考虑所述附加的应用/协议层；以及，

当所述附加的应用/协议层被选择时，将所述的业务流路由到所述附加的应用/协议层。

10.如权利要求7的方法，其中所述的选择步骤包括基于所述两个层中较高的一个层内的应用/协议层的至少一个属性，选择一特定的应用/协议层的步骤，其中所述至少一个属性选自一个组，所述的组包括：在该层次结构内部署在所述层间通信进程之上的应用进程和协议层的数目，所述应用进程和协议的加权，处理本质上不是选择性的各个所述应用和协议的总管，所述应用和协议在先前情境下的特性，以及整个系统的特性。

11.如权利要求7的方法，该方法还包括如下的步骤：

对用于从应用/协议层的列表中选择所述特定的应用/协议层以接收流经所述层次结构的业务流的选择进程应用一鉴别算法；

在所述层次结构中邻近所述特定的应用/协议层插入一新的应用/协议层；

在所述列表中添加所述新的应用/协议层；以及，

以另一个鉴别算法替换所述的鉴别算法，其中该另一个鉴别算法被编程为在所述的选择进程中考虑所述新的应用/协议。

12.如权利要求11的方法，其中在不必断开或禁用该层次结构中其它的应用和协议的情况下执行所述的插入、添加和替换步骤。

13.如权利要求11的方法，其中所述的应用步骤包括基于所述两个层中较高的一个层内的应用/协议层的至少一个属性，应用所述的鉴别算法以选择一特定的应用/协议层的步骤，其中所述至少一个属性选自一个组，所述的组包括：部署在该层次结构中的应用进程和协议层的数目，所述应用进程和协议的加权，处理本质上不是选择性的各个所述应用和协议的总管，所述应用和协议在先前情境下的特性，以及整个系统的特性。

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