CN100578484C

CN100578484C - 用于自适应组播文件传输的方法和装置

Info

Publication number: CN100578484C
Application number: CN200580048940A
Authority: CN
Inventors: Y·孙; R·菅; C·宋; Y·邓; Z·王
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: GB0718501D0; CN101137972A; KR20070119021A; GB2441059A; WO2006094427A1; KR100953005B1; EP1859353A4; US20080250154A1; EP1859353A1; GB2441059B

Abstract

本发明涉及一种从服务器设备到多个客户机设备的组播数据传输方法，包括：在服务器设备处接收来自主动客户机设备的从所述服务器设备下载要作为多个数据分组发送的文件的请求；将所述多个数据分组从所述服务器设备组播至包括所述主动客户机设备在内的多个客户机设备；当所述主动客户机设备已经完成所述文件的下载时，由来自所述多个客户机设备的智能客户机设备使用一可靠协议请求所述智能客户机设备未接收到的数据分组。与标准组播TFTP传输相比，该方法可以减少遗漏分组的重发时间并改善传输性能。

Description

用于自适应组播文件传输的方法和装置

技术领域

本发明的各实施例涉及从服务器设备到多个客户机设备的组播数据传输。本发明的各实施例尤其涉及以协作方式使用组播文件传输协议。

发明背景

近来，简单文件传输协议(TFTP)可用于各设备间的文件传输。一般而言，TFTP是使用起来比文件传输协议(FTP)更简单，但提供的功能也更少的传输协议。例如，TFTP不支持用户认证或目录可见性。TFTP使用用户数据报协议(UDP)而非传输控制协议(TCP)。TFTP的一个实施例在1992年7月出版的因特网标准(草案)(RFC)1350修订版2中有正式描述。

TFTP已如1997年2月出版的RFC 2090中所述的那样被扩展成包括组播选项。组播TFTP将客户机设备分类为主动客户机或被动客户机。一次只存在一个主动客户机。主动客户机与服务器通信以便使用停止并等待ARQ流和差错控制技术将数据下载至经协商的组地址。被动客户机监听至主动客户机的下载并捕捉目的地为该组地址的数据。当主动客户机完成数据下载时，选择一被动客户机作为新的主动客户机。

该新的主动客户机使得完整文件被下载至组地址并且丢弃重复的数据分组。客户机可以在已接收到文件内的全部分组时退出。新添加的客户机因为多个主动客户机下载该完整文件而可以接收该完整文件。

在无差错网络中，所有的客户机通过在下载启动之前加入该组来接收完整文件。然而，如果有一个或多个分组被丢弃和/或客户机在下载启动之后加入该组，则该完整文件下载必须被重复至少一次。由例如变化的话务模式导致的网络差错越多，完整文件必须被下载的次数也越多。在极端条件下，每个被动客户机都可能变为主动客户机以完成该下载。这会导致性能比标准单播传输还要差。于是，组播TFTP操作的当前状态可能导致不能令人满意的性能。

发明内容

本发明公开一种方法，包括：在服务器设备处接收来自主动客户机设备的从所述服务器设备下载要作为多个数据分组发送的文件的请求；将所述多个数据分组从所述服务器设备组播至包括所述主动客户机设备在内的多个客户机设备；当所述主动客户机设备已经完成所述文件的下载时，由来自所述多个客户机设备的智能客户机设备使用一可靠协议请求所述智能客户机设备未接收到的数据分组。

附图说明

本发明的各实施例在附图的各图中以示例而非限制性的方式示出，其中类似的标号指代相似的元素。

图1是可将一服务器连接至多个客户机的网络的框图。

图2是至一个或多个主动、被动和智能客户机设备的组播文件下载的一个实施例的流程图。

图3是电子系统的一个实施例的框图。

图4是用于至一个或多个主动、被动和智能客户机设备的组播文件下载的角色改变策略的一个实施例的状态图。

具体实施方式

在随后的描述中将阐明许多具体细节。然而无需这些具体细节也可以实践本发明。在其他实例中，未详尽示出公知的电路、结构和技术以免淡化对描述的理解。

在此所述的技术的一个实施例中，如果满足某些特定网络条件，则在至第一主动客户机的第一下载完成之后仅请求重发遗漏的分组。在一个实施例中，除了主动和被动客户机之外，还可以支持管理重发请求的智能客户机。在一个实施例中，被动客户机跟踪下载的文件内的分组间隔(packet gap)。至少使用该分组间隔信息，被动客户机可以转换成下载遗漏的数据分组的“智能客户机”。在一个实施例中，智能客户机可以向服务器主动请求丢失的分组号。在一个实施例中，如果分组间隔是连续的，则智能客户机可以使用具有流或块大小选项的协议(例如，TFTP)来改善吞吐量。通过应用在此描述的技术，与标准组播TFTP传输相比，可以减少遗漏分组的重发时间并改善传输性能。

在一个实施例中，如果当接收到最后一个分组时下载的文件的大小未知并且丢失分组的大小在总文件大小的预选百分比之下，则接收被动客户机可以变为智能客户机。在一延迟之后，可以使用可靠协议(例如，TFTP)来请求丢失分组的重发。在一个实施例中，如果下载的文件的大小未知并且没有接收到最后的分组，则接收被动客户机可以重启该下载会话。在一个实施例中，如果下载的文件的大小已知并且丢失分组的大小在总文件大小的预选百分比之下，则被动客户机就变为智能客户机。在一延迟之后，可以使用可靠协议(例如，TFTP)来请求丢失分组的重发。

在一个实施例中，可以在预引导环境中下载文件。下载的文件例如可以是引导映像或在电子设备的预引导阶段期间使用的其他数据。

图1是可将一服务器连接至多个客户机的网络的框图。服务器100可以经由根据本领域内已知的任何网络通讯协议操作的网络120耦合至任何数目的客户机(例如，140、150、160)。

在一个实施例中，例如客户机160的一个客户机可以作为由组播TFTP定义的主动客户机来操作以请求从服务器100中下载文件。任何数目的其它客户机，例如客户机140和150，可以作为由组播TFTP定义的被动客户机来操作以接收与主动客户机所请求文件相对应的分组。一旦主动客户机的下载完成，被动客户机之一就变为智能客户机用以下载遗漏的分组。在此处的描述中，术语“分组”指的是可以是例如被预定义、固定长度或长度可变的任何数据块。在一个实施例中，分组由组播TFTP定义来定义。在可选实施例中，可以使用其他分组大小。

在一个实施例中，被动客户机可以在文件下载期间加入组播组。对于这些被动客户机而言，在加入组播组之前发送的分组可以在遗漏的分组被重发至新的主动客户机和/或智能客户机时被接收。

使用概率论的性能分析可以显示当考虑由网络条件所引发的分组丢失时在此描述的自适应客户机技术能导致性能的改善。为了简化描述，以下假设所有的客户机同时加入下载会话并且分组丢失的概率均匀分布。在随后的分析中，K是每个分组被发送的平均次数，而T是主动客户机下载所请求的文件所需的时间。于是，被动客户机下载该文件所需的时间可以被定义为：

T_p＝K×T

使用随机变量k为每个分组被发送的确切次数，能够通过假设每个分组丢失或差错的概率p来导出K：

概率[确切数-k-实际数]＝p^k-1×(1-p)

从上述，随机变量k呈几何分布。

因此：

K = μ_{k} = Σ_{k = 1}^{\infty} k \times p^{k - 1} \times (1 - p) = \frac{1}{1 - p}

并且

变量

[k] = σ^{2} = Σ_{k = 1}^{\infty} k^{2} p^{k - 1} (1 - p) - μ_{k}^{2} = \frac{p}{{(1 - p)}^{2}}

代入上述等式则产生被动客户机下载该文件的平均时间：

T_{p} = \frac{T}{1 - p}

使用在此描述的自适应客户机技术，客户机下载文件的时间是主动客户机所花时间加上下载遗漏分组的时间。使用M来表示文件中的分组数：

T_{p}^{*} = T + p \times M \times \frac{T}{M} = (1 + p) \times T

因此，

T_{p}^{*} = (1 - p^{w}) \times T_{p}

T_{p}^{*} = (1 - p^{2}) \times T_{p}

因为0≤p≤1，所以T_p ^*短于T_p。在真实的网络条件下，分组丢失的概率可能不是均匀分布的，而这会改善在此所述技术的性能。

图2是主动客户机设备以及一个或多个被动和智能客户机设备的组播文件下载的一个实施例的流程图。在图2的示例中，客户机设备被描述为正下载一文件。该文件指的是可下载的任何大小和/或类型的数据。该文件可以表示任何类型的数据并且可以是在传统上不认为是完整文件的数据块。

在一个实施例中，组播文件下载会话可由主动客户机代表包括主动客户机和一个或多个被动客户机的组来启动(200)。在一个实施例中，可用于该组播下载的协议是组播TFTP。主动客户机可请求将文件下载到一组地址，通过该组地址，该主动客户机以及一个或多个被动客户机可接收携有与所请求的文件相对应的数据的分组。

在一个实施例中，被动客户机可以跟踪所请求的文件内的分组间隔、各间隔的大小和/或各间隔的连续性。使用与间隔有关的信息和/或其他信息，被动客户机可以根据组播TFTP标准将状态从被动客户机改为智能客户机，而非可能地变为主动客户机或保持为被动客户机。

分组的下载可以持续到主动客户机完成对文件的下载(210)。当主动客户机已经完成该文件的下载时，该主动客户机可以离开组播组下载会话并且可以根据组播TFTP协议选择一新的主动客户机(220)。除了根据组播TFTP协议选择新的主动客户机之外，或作为该选择的代替，可以将一个或多个被动客户机指定为智能客户机(220)。在一个实施例中，可以使用如下准则来将被动客户机指定为智能客户机。在可选实施例中，还可以使用另外的和/或不同的准则。分组的下载可以由新的主动客户机使用组播协议和/或由智能客户机使用非组播可靠协议来实现(230)。

如果被动客户机已经成功接收与所请求的文件相对应的所有分组，则该被动客户机可以离开下载会话。如果文件大小未知并且最后一个分组已由被动客户机成功接收并且丢失分组的总大小小于一预选量(例如，1兆字节，总文件大小的20％)，则该被动客户机可将状态改为智能客户机。在一个实施例中，在一随机延迟之后，该智能客户机可以使用例如非组播或标准TFTP等可靠协议来请求遗漏的分组。

如果文件大小未知并且最后一个分组未由被动客户机成功接收，则该被动客户机仍保持为被动客户机并且持续参与组播下载会话。如果文件大小已知并且丢失分组的总大小小于一预选量(例如，1兆字节，总文件大小的20％)，则该被动客户机可将状态改为智能客户机。在一个实施例中，在一随机延迟之后，该智能客户机可以使用例如非组播或标准TFTP等可靠协议来请求遗漏的分组。

分组的下载可以持续到新的主动客户机完成该文件的下载(240)。当新的主动客户机已经完成下载时，如果被动客户机仍保持(250)，则主动客户机可以离开该组播组下载会话并且可以根据组播TFTP协议来选择一新的主动客户机(220)。

在一个实施例中，图2的技术能被实现为由电子系统执行的指令。指令可以由电子设备存储或者指令可由电子设备(例如，经由网络连接)接收。图3是电子系统的一个实施例的框图。在图3中示出的电子系统旨在代表各种电子系统，例如计算机系统、网络接入设备等。电子的或非电子的可选系统能够包括更多、更少和/或不同的组件。图3的电子系统可以代表服务器设备以及一个或多个客户机设备。

电子系统300包括用以传送信息的总线305或其他通信设备、以及耦合至总线305以处理信息的处理器310。虽然示出的电子系统300带有单个处理器，但是电子系统300能够包括多个处理器和/或协处理器。电子系统300还包括耦合至总线305以存储将由处理器310执行的信息和指令的随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备320(被称为存储器)。存储器320还能够用于在处理器310执行各指令期间存储临时变量或其他中间信息。

电子系统300还包括耦合至总线305来为处理器310存储静态信息和指令的只读存储器(ROM)和/或其他静态存储设备330。在一个实施例中，静态存储设备330可以包括具有与可扩展固件接口(EFI)兼容的接口的嵌入式固件代理，其中EFI由2003年11月26日公布的EFI规范，版本1.10所定义，该版本可以从加利福尼亚州圣克拉拉市的Intel公司处获得。在可选实施例中，还可以使用其他固件组件。

数据存储设备340耦合至总线305以存储信息和指令。诸如磁盘或光盘及其相应驱动器等数据存储设备340可以耦合至电子系统300。

电子系统300还可以经由总线305耦合至诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)等显示设备350以将信息显示给用户。包括字母数字和其他键的字母数字输入设备360通常耦合至总线305以向处理器310传送信息和命令选择。另一种用户输入设备是诸如鼠标、跟踪球、或光标方向键等光标控制370，用以向处理器310传送方向信息和命令选择并控制光标在显示器350上的移动。电子系统300还包括用以提供对诸如局域网等网络的接入的网络接口380。网络接口380还可包括提供根据本领域内已知的任何协议的无线网络接口的一根或多根天线385。

指令经由提供对一个或多个电子可访问介质的访问的有线或无线远程连接(例如，经由网络接口380而通过网络)而从诸如磁盘、只读存储器(ROM)集成电路、CD-ROM、DVD之类的存储设备提供给存储器。在可选实施例中，可使用硬连线电路来代替软件指令或与其结合使用。于是，指令序列的执行不限于硬件电路和软件指令的任何特定组合。

电子可访问介质包括以电子设备(例如，计算机、个人数字助理、蜂窝电话)可读的方式提供(即，存储和/或发送)内容(例如，计算机可执行指令)的任何机制。例如，机器可访问介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；以及电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等等)；等等。

图4是用于至一个或多个主动、被动和智能客户机设备的组播文件下载的角色改变策略的一个实施例的状态图。最初，潜在客户机设备在加入组播下载组之前可以具有“无角色”状态400。潜在客户机设备可以向服务器或其他指定的设备发送请求消息以请求对组播下载组的许可进入。

响应于该请求消息，响应设备可以发送使该潜在客户机设备变为主动客户机的确认消息(ACK:ACTIVE)或者使该潜在客户机设备变为被动客户机的确认消息(ACK:PASSIVE)。响应于ACK:ACTIVE消息，该客户机设备作为主动客户机加入组播下载组(470)并且如上所述地操作。响应于ACK:PASSIVE消息，该客户机设备作为被动客户机加入组播下载组(420)并且如上所述地操作。

在一个实施例中，一旦进入被动客户机状态420，该客户机就保持为被动客户机，直到当前的主动客户机完成文件下载并离开该组播下载组。当该组播下载组不包括主动客户机时，剩余的被动客户机之一就被提升为主动客户机。在一个实施例中，多个被动客户机可向服务器或其他设备发送请求以试图被指定为新的主动客户机。服务器或其它设备可选择被动客户机之一来成为新的主动客户机。可选地，服务器或其他设备可以跟踪被动客户机并且抢先选择被动客户机之一来成为新的主动客户机。

如果一被动客户机满足前述变为智能客户机的条件，则该被动客户机可以变为智能客户机(450)。该智能客户机可以按前述方式操作，以便使用可靠的非组播协议来请求丢失分组的下载。

在说明书中对“一个实施例”或“某一实施例”的参考指的是结合该实施例描述的特定特征、结构或性能被包括在本发明的至少一个实施例中。出现在说明书各处的短语“在一个实施例中”不一定全部指代同一实施例。

虽然已根据各实施例对本发明进行了描述，但是本领域普通技术人员将会认识到本发明不限于所述实施例，而是可由落入所附权利要求书精神和范围之内的修改和改变实践。于是应认为本描述是示例性而非限制性的。

Claims

1.一种用于数据传输的方法，包括：

在服务器设备处接收来自主动客户机设备的从所述服务器设备下载要作为多个数据分组发送的文件的请求；

将所述多个数据分组从所述服务器设备组播至包括所述主动客户机设备和一个或多个被动客户机设备在内的多个客户机设备，其中所述被动客户机设备响应于所述主动客户机的请求接收所述多个分组；

当所述主动客户机设备已经完成所述文件的下载时，由来自所述多个客户机设备的智能客户机设备使用一可靠协议请求所述智能客户机设备未接收到的数据分组，其中所述智能客户机设备包括请求在所述多播过程中未收到的分组的所述被动客户机设备之一。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，组播所述多个分组包括使用组播简单文件传输协议TFTP来组播至所述多个客户机设备。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可靠协议包括简单文件传输协议TFTP。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述文件的下载在所述主动客户机设备的预引导阶段期间发生。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述文件包括用于所述主动客户机设备的引导映像。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能客户机设备在所述文件的组播期间跟踪所请求的文件内的分组间隔以及所述分组间隔的大小。

7.一种用于数据传输的装置，包括：

用于在服务器设备处接收来自主动客户机设备的从所述服务器设备下载要作为多个数据分组发送的文件的请求的装置；

用于将所述多个数据分组从所述服务器设备组播至包括所述主动客户机设备和一个或多个被动客户机设备在内的多个客户机设备的装置，其中所述被动客户机设备响应于所述主动客户机的请求接收所述多个分组；

用于当所述主动客户机设备已经完成所述文件的下载时，由来自所述多个客户机设备的智能客户机设备使用一可靠协议请求所述智能客户机设备未接收到的数据分组的装置，其中所述智能客户机设备包括请求在所述多播过程中未收到的分组的所述被动客户机之一。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，用于组播所述多个分组的装置包括用于使用组播简单文件传输协议TFTP来组播至所述多个客户机的装置。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述可靠协议包括简单文件传输协议TFTP。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述文件的下载在所述主动客户机设备的预引导阶段期间发生。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述文件包括用于所述主动客户机设备的引导映像。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述智能客户机设备在所述文件的组播期间跟踪所请求的文件内的分组间隔以及所述分组间隔的大小。