CN101023624A - 用于监测具有分布部件的系统状态（尤其是具有分布部件的网络的状态）和具有分布部件的网络的方法、具有程序代码装置的计算机程序和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，所述分布系统部件被布置在一种逻辑环形结构中。所述系统中的每个部件只监测其在所述结构中各自的相邻部件并且确定所述相邻部件的状态。如果一个部件在确定了其相邻部件的状态对应于一个预先规定状态之后，就向所述系统的其它部件告知其相邻部件的该所确定的、预先规定的状态。

Description

用于监测具有分布部件的系统状态（尤其是具有分布部件的网络的状态）和具有分布部件的网络的方法、具有程序代码装置的计算机程序和计算机程序产品
本申请涉及具有分布部件的系统的系统状态的监测和/或检验，在下文中也简单称其为监测。
在这样一种被简称为分布系统，例如移动或者固定的无线和/或通信网络中，通常要求所述分布系统的所有部件了解(监测)该系统中每个其它部件的状态。
如果一个分布系统中的一个部件失灵，例如由于一个部件的功能失效和/或离线，那么最好由该系统的每个其它部件获得该信息。
在现有技术中公知有各种监测分布系统的方案，在这些方案中，所述监测借助于一个利用所谓乒乓消息的所谓乒乓机制(Ping-Pong-Mechanismus)来实现。
在此，就是说在这样一种基于乒乓消息的机制中，一个系统部件周期地向一个受到监测的部件发送关于所述分布系统的乒消息，而所述受到监测的部件用一个乓应答对上述的乒消息进行回应，这是一种所谓的乓确认。
如果缺少受检验部件的乓应答，一般就由发送乒消息的部件把该受检验的部件列为离线，或者一般列为功能失效。
一个分布系统的一部件利用所述乒乓机制来询问所有部件，从而该部件能够发现或者检验所述分布系统的每个其它部件的状态。
一个在此公知的(第一个)基于乒乓机制的监测分布系统的系统状态的方案规定：一个分布系统中的每个部件监测该系统的每个其它的部件并且询问关于各自其它部件状态的相应信息。
为此所述分布系统中的每个部件向该系统的每个其它部件发送一个乒消息，并且在各自其它部件功能有效或者在线的状态下获得相应的乓应答(返回)。
图3示出了这种公知的第一方案。
从而在图3中示出一个公布的通信系统300，亦即：一种HiPath-IP电话系统300，其具有多个处于通信连接状态的通信服务器301至306。每个这样的通信服务器301至306需要获知系统300中每个其它的通信服务器301至306的失效。
为此，在HiPath-IP电话系统300中每个这样的通信服务器301至306向每个其它的通信服务器301至306发送一个乒消息310，并且在各自的其它通信服务器301至306功能正常或者说在线状态的情况下获得相应的乓应答311。
该公知的第一方案的缺陷在于：在监测一个分布系统的系统状态的下产生一种数量级为0(n2)(n：系统部件数)的庞大的信息量，这可能会限制系统的功效或者容量和/或故障识别能力/故障识别速度。
从而例如在如图3所示的HiPath-IP电话系统300的情况下，每隔60秒发送乒乓消息(310、311)。在此在图中所示的情况，6个通信服务器301至306出现(6*6*2)/60秒＝每秒1个消息，或者30个通信服务器301至306出现(30*29*2)/60秒＝每秒29个消息。
另一个基于乒乓机制的公知的对一个分布系统的系统状态的监测方案规定：一个中央协调器检验一个分布系统的部件，寄存该分布系统的功能失效的部件或者失灵的部件，并且向系统中的所有部件传描对应的信息。
在此产生的信息量为数量级0(n)。
该另一个公知方案的缺点在于：因为必须保持所述分布系统的中央协调器冗余，所以难于牢靠地实现所述方案。
因此本发明的技术问题在于：规定一种实现或者说使得能够简单地和/或以较低的开销来监测一个分布系统的系统状态的方法。
该技术问题通过所述用于监测具有分布部件的系统的系统状态的方法、具有程序代码装置的计算机程序、计算机程序产品、以及通过具有根据相应的从属权利要求所述特征的部件的网络完成。
在监测一个具有分布部件的系统的系统状态的方法中，所述分布系统的部件被布置成一种逻辑环形结构。
在此(系统部件的)“逻辑的”环形结构应当毫无局限地一般性地理解为：一般不是在物理上具体地把所述系统部件构成为一种环形结构，而是把所述系统部件想像地(也就是说作为想像模型)虚拟地布置在一种环形结构中或者说如此地构成为一种环形结构。
于是该系统的每个部件只监测其在逻辑环形结构中各自的相邻部件，确定所述各自的相邻部件的状态。
如果一个部件确定了其相邻部件的对应于一个可预先规定状态的一个状态，那么该部件就向所述系统的其它部件告知其相邻部件的所述确定的、预先规定的状态。
本发明所述方法的一个优点在于：综合了以上说明的从现有技术中公知方案的优点。
根据本发明，在分布系统中监测全部(分布的)部件的状态只需要数量级(On)的消息。其中不存在任何应当可靠保特的中央设施，亦即：中央协调器。
从而本发明所述的方案完全基于其中布置有所述分布系统部件的一种逻辑环形结构。
在此所述系统的每个部件只在所述环中监测其各自的邻居，亦即：其各自的相邻部件。当所述邻居失灵时，譬如在功能失效和/或离线状态下，该部件把这样的情况告知所有其它的部件。
在具有分布部件的网络中，所述分布部件被布置在一个逻辑环形结构中。把布置在所述环形结构中的部件设置成使得：
-一个部件只监测其在所述逻辑环形结构中各自的相邻部件，其中可以确定所述各自相邻部件的状态，并且
-一个部件在确定了其相邻部件的状态对应于一个预先规定状态之后，就向所述系统的其它部件告知其相邻部件的该所确定的、预先规定的状态。
所述具有程序代码装置的计算机程序被配置用于：当该程序在计算机上运行时执行如本发明所述的方法的所有步骤。
所述具有存储在一个机器可读的数据载体上的程序代码装置的计算机程序产品被配置成：当所述程序在一个计算机上运行时执行如本发明所述的方法的所有步骤。
设置用于当所述程序在一个计算机上运行时执行如本发明所述的方法的所有步骤的所述装置以及具有程序代码装置的计算机程序，以及设置用于当所述程序在一个计算机上运行时执行如本发明所述的方法的所有步骤的所述具有存储在一个计算机可读的数据载体上的程序代码装置的计算机程序产品，尤其适用于执行如本发明所述的方法或者一个下面说明的扩展方案。
本发明优选的扩展方案在从属权利要求中说明。
下面进一步的说明既涉及方法也涉及网络。
本发明以及进一步说明的扩展方案既可以用软件实现，也可以用硬件实现，例如利用一种专用电子电路实现。
此外本发明或者进一步说明的扩展方案的实现可以是一种计算机可读的存储介质，在所述存储介质上存储有实施本发明或者扩展的具有程序代码装置的计算机程序。
本发明或者进一步说明的扩展方案还可以通过一种计算机程序产品实现，所述计算机程序产品具有一种存储介质，在所述存储介质上存储有实施本发明或者扩展方案的具有程序代码装置的计算机程序。
在一个优选的扩展方案中规定：所述可预先规定的状态是一种功能失效、尤其是一种离线状态，或者是一种功能有效、尤其是一种在线状态。在所属技术领域内功能有效的概念是“运行中”(存活)。
监测各自的相邻部件和/或确定一个部件的状态可以优选地使用一种基于租用方法的方法进行。
这就是说，在如本发明所述的方法中，当采用基于一个租用方法(Leasing-Verfahren)的方法时，可以从所述相邻部件向该部件传输一种“运行中”信息，尤其是一种“运行中”消息。
在此，尤其是在关于系统的当前信息方面，最好周期地传输所述“运行中”的信息。
基于这种可能的，但却不是必需的，周期的“运行中”信息，于是在相邻部件不(再)传输“运行中”信息时确定相邻部件的功能失效。显然这意味着：相反只要传输“运行中信息”就可以从各自相邻部件的“在线”状态着手。
此外适宜的是：在采用一种基于“全体告知”的方法的条件下，向其它的部件告知一个相邻部件的预先规定状态。
在此，也就是说在如本发明所述的基于“全体告知”方法的方法条件下，对系统中的每个其它部件执行一种确认方法，其中当各自其它部件获得关于相邻部件的预先规定状态的信息时，该部件就确认获得了该信息，尤其是在采用一种“确认”信息的条件，特别是一种“确认”消息，“确认”在所属领域中确认采取“acknowledgement”的概念。
在此一般针对确定了相邻部件的预先规定状态的部件(获得信息的)尤其通过向该部件传输一个“acknowledgement”消息的方式进行确认。
此外还可以规定：对于没有确认获得关于所述相邻部件所确定的一定状态的信息的一个其它部件，也确定所述预先规定的状态。
在此还可以向所有其它部件告知该信息。这可以采用对应的确认方法也可以不采用对应的确认方法进行。
在另一个优选的实施方式中规定：每个部件存储关于其它部件状态的信息，尤其是存储在一个局域的列表中。由此每个部件都(总是)具有关于对所述分布系统的全局的状态的局域了解。
借助于这种了解，于是可以发送有针对性的“租用”消息和/或把所述环形结构保持在一种“闭合”的状态。
此外在所述环形结构中，与一个部件的相邻部件可以是所述逻辑环形结构中的一个前置的部件也可以是一个后置的部件。
在另一个优选的实施方式中规定：监测一个具有分布部件的固定的通信网络，例如一个固定电话网络。在这种情况下，所述的部件通常是通信服务器。
然而，如本发明所述的监测对应地还可以实施在移动的分布系统中，譬如移动无线电网络中。
下面参照附图借助于一个实施例详细地说明本发明的其它优点、特征和细节。在附图中：
图1示出一个具有布置在一个逻辑环形结构中的(分布的)部件的一个分布系统，其中根据一个实施例，每个部件只监测其在所述环中各自的相邻部件；
图2示出一个具有安排在一个逻辑环形结构中的(分布的)部件的一个分布系统，其中根据一个实施例，每个部件只监测其在所述环中各自相邻的部件，图中有一个部件失灵；
图3示出一个具有(分布的)部件的一个分布系统，其中根据现有技术实例中，每个部件都监测该系统中每一个其它部件。
图1和图2示出一个分布的通信系统100，即一个根据本发明进一步开发的HiPath-IP电话系统100，具有多个处于通信连接状态的通信服务器101至106，在下文中还简称为“部件”101至106。
在所述系统100中，每个这种部件101至106都需要知道每个其它的通信服务器101至106的一个失灵(参见图2)，这是通过下面说明的监测机制实现的。
为此一个根据本发明进一步开发的HiPath-IP电话系统100的通信服务器101至106被布置在一个逻辑环形结构120中(104接着102、101接着102、106接着101、105接着106、104接着105、103接着104)。
每个通信服务器101至106从而只监测其在环形结构120中各自的后置者(102监测后置者101；103监测后置者102)。
在一个后置者(参见图2中失灵情况下的102)失灵200的情况下，相应的(在环120中的)通信服务器(参见图2，103)把该信息告知所有的其它通信服务器(参见图2，211)。
在此，也就是就在一个根据本发明进一步开发的HiPath-IP电话系统100中，通过一种“租用”方法来监测在环形结构120中后置的通信服务器101至106。
在此一个后置者，例如部件102向各自处于环中的通信服务器，例如部件103，周期发送一个“运行中”消息101。
如果在一个通信服务器(在图2中的102)处没有从其后置者(图2中的102)获得该“运行中”消息(发出“出借”)，就把所述后置者(图2中的102)列为“离线”。
监测该“离线的”通信服务器102的通信服务器103借助于对应的信息消息211向系统100中的每个其它的通信服务器101、104至106告知此事，就是说告知其后置者102的失灵200。
系统100中的每一个其它通信服务器101、104至106都必须通过一种“确认”消息来确认获得该信息。
如果没有获得从所述其它部件101、104至106发出的确认，就把通信服务器也列为“离线”。
再由通信服务器103向所有的其它的通信服务器告知该另一个失灵。
在这一级上，所述通信服务器103却不再等待确认。
这种机制称为“全体告知”(“Inform All”)。
每个部件101至106都把其关于系统100中的其它的部件101到106的状态的了解存储在一个局域的列表中。由此每个部件101至106都总是拥有关于系统100的全局状态的局域了解。
借助于该了解，每个部件101至106都向下一个其知道的“在线”后置者发送一个“租用”消息。由此保证环120总是处于一种闭合的状态。
同时每个部件101至106向在环中处于所述下一个已知的“在线前置者与它本身之间的所有“离线”前置者发送一个“租用”消息。
利用所述方法保证把重新“在线“的部件101至106重新组合进所述环120中。
如果一个部件101到106通过获得一个租用消息而获知另一个部件重新“在线”，它就利用“全体告知”机制把它告知给所有的其它部件101至106。
需要考虑：前述由现有技术公知的系统或者其监测机制(参见图3)每秒需要或者说发送29个消息，从而如所说明的，在每秒相同数量消息的情况下，可以每秒钟一次地发送一个个监测(每秒30/29个消息)。
由此可以在相同的网络负荷的情况下60倍地快速监测一个有30个服务器的系统并且识别出故障。系统包含的服务器越多，该因素表现就越佳。

Claims (17)

1.用于监测具有分布部件的系统，尤其是具有分布部件的网络的方法，
其中
-所述分布系统部件被布置在一种逻辑环形结构中，
-该系统的每个部件只监测在所述逻辑环形结构中其各自的相邻部件，其中确定所述各自相邻部件的状态，并且
-一个部件在确定了其相邻部件的状态对应于一个预先规定状态之后，就向所述系统的其它部件告知其相邻部件的该所确定的、预先规定的状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
所述预先规定的状态是一种功能失效的状态、尤其是一种离线状态；或者是一种具有功能的状态、尤其是一种在线状态。
3.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
采用一种基于租用方法(Leasing-Verfahren)的方法来实施各自相邻部件的监测和/或一个部件状态的确定。
4.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
在基于一种租用方法的方法的情况下，从相邻部件向所述部件传输一种“运行中”信息，尤其是一种“运行中”消息。
5.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
周期地传输所述“运行中”信息。
6.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
如果所述相邻部件没有传输“运行中”信息，则确定该相邻部件的功能失效。
7.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
采用一种基于“全体告知”方法的方法来向其它的部件告知一个相邻部件的预先规定的状态。
8.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
在基于“全体告知”方法的方法中，为每一个其它的部件实施一种确认方法，其中如果该每一个其它部件已经获得关于一个相邻的部件的预先规定状态的信息，那么各其它部件就确认获得所述信息，尤其是采用一种“确认信息、特别是采用一种“确认消息”进行确认。
9.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
对已经确定了所述相邻部件的所述预先规定状态的部件实施确认，尤其是通过向所述部件传输一种“确认”消息来实施确认。
10.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
为一个没有被确认收到关于该相邻部件的所确定的一定状态的信息的部件，也确定该预先规定的状态。
11.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
每个部件存储关于其它部件的状态的信息、尤其是存储在一个局域列表中的信息。
12.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，
所述相邻部件是所述逻辑环形结构中的一个部件的一个前置的部件或者一个后置的部件。
13.如以上权利要求至少之一所述的方法，其中，监测一种具有分布部件的通信网络、尤其是一个固定的通信网络和/或电话网络，其中所述部件是通信服务器。
14.具有程序代码装置的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时执行如权利要求1所述的所有步骤。
15.如权利要求14所述的具有程序代码装置的计算机程序，其中，
所述计算机程序存储在计算机可读的数据载体上。
16.具有存储在机器可读载体上的程序代码装置的计算机程序产品，用于当所述程序在计算机上运行时执行如权利要求1所述的所有步骤。
17.具有分布部件的网络，具有
-网络，其中所述分布部件被布置在一个逻辑环形结构中，
-被布置在所述环形结构中的部件，把每一个所述的部件设置成使得：
-一个部件只监测其所述逻辑环形结构中各自的相邻部件，其中可以确定所述各自的相邻部件的一种状态，
-一个部件在确定了其相邻部件的状态对应于一个预先规定状态之后，就向所述系统的其它部件告知其相邻部件的该所确定的、预先规定的状态。
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