CN101052005A - 访问网络中的分布式服务 - Google Patents

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Abstract

一组多个服务器，其中每个服务器(a)提供具有名称或其它标识符的服务，每个服务器(b)具有与该组中其它服务器的网址不同的网址，和(c)与解析机制共处一地，所述解析机制将从客户机接收到的服务的名称或其它标识符映射为该解析机制本地的网址。该解析机制操作用来使得客户机能够选择所述服务器中的一个作为当前可操作的和/或可访问的，以向客户机提供服务，并且如此选择服务器而不需要客户机首先访问被选择的服务器。

Description

访问网络中的分布式服务
技术领域
本发明涉及访问网络中的分布式服务。
背景技术
如图1所示，因特网10为网络、计算机和服务的分布式系统。在因特网中，需要由位于其它位置的服务器28提供的服务的客户机12使用网际协议(IP)地址(其识别那些其它位置)将服务请求26发送到那些服务器。典型的IP地址是32位长(在IPv4协议下)或者128位长(在IPv6协议下)的数字。
虽然IP地址一般为任意值，但是它们可以与具有语义的域/子域名相关联。例如，诸如hdl.handle.net的子域/域名可以与一个IP地址相关联。在因特网中用于将域/子域名与IP地址相关的系统被称作域名系统(DNS)20。虽然目前在因特网中存在有各种命名和其它标识符系统，但是用于示例说明的例子是DNS。在下文中，使用术语域名来包括任意级别的子域名。
为了到达提供服务的、被称为hdl.handle.net的服务器28，DNS客户机12(有时简单地称为客户机)可以将包括域名handle.net的请求14提交到DNS中的“.net”注册表18。该注册表包含有将IP地址与以“.net”结尾的相应域名相关联的条目22。该注册表查找handle.net的条目23以及一个或多个名称服务器(NS)25的相关联的IP地址。NS是DNS的一部分，并且包含将子域名(例如那些以handle.net结尾的)与相应服务器的IP地址相关联的条目27。注册表将NS的IP地址返回到客户机。
然后客户机将解析请求24发送到位于由注册表提供的IP地址的所标识的多个NS 25。该解析请求24包括子域名hdl.handle.net。按顺序试验每个NS直到其中的一个NS将hdl.handle.net的IP地址29返回到客户机。在其它方案中，可以并行地试验多个NS或采用其它选择标准。客户机使用该IP地址将其服务请求26发送到hdl.handle.net服务器28。假定hdl.handle.net服务器实际上位于该IP地址并且正在运行，则该服务器执行动作以满足31客户机的请求。
每个域和子域通常具有一个以上的NS。这种配置提供客户机到多个NS之一的可靠访问。然而，不能保证所选择的NS将向客户机提供正在运行的和/或客户机可访问的服务器的IP地址，因为在将服务器的IP地址提供给客户机之前NS不测试服务器的可用性，并且它们不测试客户机和服务器之间的连接性。
当服务器发生故障或者其服务在其它情况下不可用时，已经开发了各种技术来提供客户机对服务的可靠的等效访问。
如图2所示，一种方法是对于给定的服务提供服务器的多个冗余实例28A，28B…。服务器可以位于负载平衡器40或网关后面。在这种情况下，称为群集，负载平衡器或网关的IP地址是DNS通常将与子域/域名相关联的地址。当客户机向为群集指定的IP地址进行服务请求26时，该请求被负载平衡器或网关接收并被转发到多个服务器中的一个。负载平衡器可以在多个服务器间分配请求以平衡负载，并且如果服务器中的一个发生故障，则指引所有的请求远离发生故障的服务器。如果整个群集发生故障或变为不可用，则剩下该客户机而没有来自群集的服务。
如图3所示，在另一个方法中，服务器28的多个冗余实例具有不同的IP地址并且预期服务的域名可被解析至那些IP地址中的任意一个。每个NS 25维护冗余服务器28的所有IP地址34的列表32，并且当接收到解析请求24时能够将所有的地址(或仅是所选择的地址)返回给客户机。然后客户机能够选择可用的和正在运行的、并且(理想地)接近于网络上的客户机位置的服务器。在大多数情况下，客户机软件将简单地使用从解析机制返回的第一个地址，而不尝试校验该地址是否是最佳的选择或甚至是否是客户机可访问的。
为了减少NS将客户机指引到未运行的或在其它情况下不可用的服务器的机率，一些系统对每个IP地址进行实时检验，以确保该服务是实际可用并且正在运行。例如，实时检验可以由用户数据报协议(UDP)或ping(发送到目标的ICMP回声请求数据包；返回数据包使得能够估计节点间的往返行程时间以及包丢失率)消息37来进行。虽然DNS不要求这些测试，但是由NS来做测试将有利于DNS的可靠性以确保客户机将会被服务。
在另一个配置中，每个服务器与专门的网络服务器(SNS)配对。定制用于给定域名的NS，以便其追踪其配对服务器的可用性。当接收到域名解析请求时，SNS使用某一方法来决定哪个可用的服务器从网络意义上来说与客户机是最近的，并将那个服务器的IP地址返回到客户机。没有到达客户机的网络路径或来自NS的网络路径的任何SNS将会被从可以作为NS解析应答的可能的IP地址列表中去除。
提供所期望的服务的服务器会遵守与其所提供的服务相关的多个协议。例如，对于由超文本传输协议(http)服务器提供的服务，请求通常被表示为统一资源定位符(URL)，如http://hdl.handle.net/<resourceid>，其中hdl.handle.net为已知的一组服务器的域名，并且<resourceid>表示在该组中任何一个服务器处可得到的服务或其它资源。
发明内容
一般来说，一方面，一组多个服务器中的每个服务器(a)提供具有名称或其它标识符的服务，(b)具有与该组中每一个其它服务器的网址不同的网址，和(c)与一个解析机制共处一地，所述解析机制将从客户机接收到的名称或其它标识符映射为该解析机制本地的网址。该解析机制操作用来使得客户机能够选择所述服务器中的一个作为当前可操作的和/或可访问的，以向客户机提供服务，并且如此选择服务器而不需要客户机首先访问被选择的服务器。
在一些示例中，该服务可以由不同的服务器以不同的版本被提供，而在另一些示例中，该服务在不同的服务器中相同地被提供。
实现可以包括下列特征中的一个或多个。服务器的选择依赖于解析机制使用的协议。服务器的选择依赖于一个或多个服务器的一个或多个性能属性。性能属性可以包括测量的响应时间或解析机制相对于客户机的相对接近的测量。服务器的性能属性被存储在客户机中并随时被更新。性能属性的一些更新来源于当解析请求发生时的该解析请求。由客户机选择的服务器是首先响应来自客户机的解析请求的服务器。解析机制具有和其与之共处一地的服务器相同的地址。如果任何一个服务器以及它的共处一地的解析机制正在工作和/或是可访问的，则通过客户机获得对服务的访问。一些共处一地的NS和服务器被形成群组并可以使用单个网址被访问。如果群组中的至少一个解析机制和群组中的一个服务器正在工作和/或是可访问的，那么通过客户机获得对于服务的访问。服务器包括代理服务器。代理服务器访问后端的服务。名称服务注册表使得能够在不中断解析机制的情况下手工移除服务器的网址。与给定的服务器共处一地的解析机制检查服务的状态，并且当服务不再运行时停止对于来自客户机的解析请求的响应。解析机制要求来自客户机的有效输入码。有效输入码用来确定解析机制是否应该响应。例如，如果多个服务器组布署在网络中，明确授权使用服务器组中的一个服务器的那些客户机将采用它们的输入码来使能授权的服务。
其它方面可包括上述特征和其它特征的其它组合，并以方法、装置、系统、程序产品和其它方式来表示。
通过下文的描述和权利要求，其它的优点和特征将会变得更加明显。
附图说明
图1为因特网的简图。
图2、3和4为描述域名解析机制的方框图。
具体实施方式
如图4所示，通过提供与一组冗余服务器102a，102b，…(所有的服务器冗余地提供具有例如hdl.handle.net的名称或标识符的服务)中的每一个共处一地(co-located)的解析机制(例如NS)100a，100b，…，并使用解析机制的固有的最优化和冗余性来提供高可靠性，可以更简单和更加廉价的提供类似于那些更复杂和昂贵的解决方法的优点。在使用术语“共处一地”时，我们包括例如运行在单个计算机和操作系统上的两个进程，或例如使用单个IP地址访问服务器群组可以访问到的两个进程。
在图4中，每个NS被指定为其所服务的域(例如hdl.handle.net)的名称服务器。NS的IP地址包括在DNS注册表18中、用于例如hdl.handle.net的域名的IP地址的列表中。NS的IP地址被设置为和服务器的IP地址相同，虽然DNS通常不直接使用该信息；然而客户机将经历其规定的一系列步骤(下面所讨论的)而不知道这种一致性。
在一些实现中，每个NS为传统的NS，除了当它从客户机106接收到对于所指定的域名，例如hdl.handle.net的名称解析请求104时，该NS会将其自身的IP地址返回到客户机。因为知道客户机106能够使用NS的IP地址与NS相连接，通过简单地使用NS的IP地址以及使得NS返回共处一地的服务器的IP地址，客户机可以毫无困难的成功地由在共处于同一服务器机器上的服务器完成服务请求107。如果是具有多个服务(每个具有其共处一地的NS)的群组，NS将返回网关的IP地址到集群。
相反地，如果客户机不能连接到多个NS之一，客户机将发送它的解析请求到由DNS注册表最初提供的IP地址列表中的下一个NS，直到客户机发现可以到达的NS。客户机可以保持它自己的NS IP地址列表，以及关于哪些是可到达的和从网络意义上来说与客户机最接近的信息。在大量的请求之后，客户机通常将能够自动地确定该客户机向其发送解析请求的最优执行NS。
每个NS还可被配置来检查106共处一地的服务器的状态。如果该服务器没有响应，NS停止对于客户机解析请求的任何响应。然后将使得客户机发送它们的解析请求到其它的NS。每个NS还可被配置为允许在不中断通过其它多个NS的服务供应的情况下脱离循环以进行维护。
这种方法提供了一种可靠的技术手段来访问包括一般快速故障切换的基于网络的服务，除非客户机已经高速缓存了非运行的NS的IP地址。如果是这样，客户机将不得不在被重新定向到不同的NS前等待N分钟(NS的IP地址记录的生命期(TTL))。
虽然在图4中每个NS的IP地址可以和共处一地的服务器的IP地址相同，在冗余地提供相同服务方面名义地相同的可选择的(或另外的)多个服务器可以在网关的后面形成群组，该网关知道如何选择正在运行的多个服务器中的一个。在这样的结构中，网关的IP地址将被提供给客户机并且从而与NS的IP地址相区别。因为DNS注册表列出了所有指定的NS，如果任何一个NS正在工作，客户机将被告知一个用于服务器的IP地址并将会知道该服务器在那时非常有可能是可访问的。在这种集群的环境下，如果在集群中的多个服务器之一在报告它正在运行之后发生故障，该网关将会自动地指引客户机到集群中另一个正在运行的服务器。如果NS没有响应，则很有可能该共处一地的服务器也没有在运行。
在一些实现中，将由客户机寻址的服务器为代理服务器，该代理服务器将网络查询映射为到其它的网络站点的重定向命令。代理服务器基于它们从高可靠的后端系统访问的信息给出重定向命令。
前面提到的这种代理服务器的一个示例通过在因特网上部署(为了可靠性)多个代理服务器(每一个代理服务器被叫做例如hdl.handle.net)，提供对可替换标识符和/或解析系统的可靠的访问。任何一个代理服务器将提供正确的对应URL作为对包括标识符的客户机服务请求的应答。每个代理服务器与简单定制的NS配对，该NS用来实现DNS接口规范和仅返回该服务器的IP地址(该地址在名义上与NS的IP地址相同，除了服务器形成集群的情况，在这种情况下返回的IP地址为到达集群的网关的地址)。因为客户机能够和NS相连接，因此它应该也能够连接到共处一地的代理服务器，特别是如果它位于同一台机器上，或者NS为了可用性已经对代理服务器进行了本地测试。
所有NS的IP地址作为NS记录被列在DNS注册表中。当客户机采用第一个响应IP地址的NS时，通常，相关联的服务器将是要采用的最好的服务器，因为它响应最快。然而，客户机的软件追踪来自每个NS的响应时间。如果后来该NS比以前来自另一个NS的响应用了更长的时间，服务器的选择可以动态地改变。实现了对代理服务器的可靠和有效的访问。
在一个更可靠的实现中，NS可以被修改以在响应之前测试代理服务器。如果代理服务器不响应，NS将停止响应，这将导致客户机与不同的NS通信。向每个NS中加入机制，以便所选择的资源实例可以被手工移出循环进行维护，而不中断代理服务。
将用于代理服务器IP地址的使用期限(TTL)值设置为小值是有用的。TTL值越大，那么一旦每个客户机已和某一代理服务器相连接，则该客户机将继续和该代理服务器对话的时间越长。关于所描述的代理服务器，TTL值在5-15分钟的范围为较好的选择。
在包括分布式NS的使用的NS解析机制被调用之后，客户机将被指引到一个代理服务器，该代理服务器对应于该客户机首先与之成功对话的NS。因为客户机可以和在同一台机器上的NS对话，因此几乎保证了它也能够与代理服务器对话。该系统对于尚未结合可靠机制(例如，现在的网络浏览器使用的http协议)的多个服务，利用了DNS的可靠性和性能益处。
该方法需要在每个服务器中安装NS，并且DNS注册表必须保持最新。如果一个服务器发生故障，特定的客户机在继续到下一个NS之前可能在该NS上超时(然而在每24小时的间隔内它们应该只超时一次，假设NS记录TTL为24小时)。并且，很可能服务器不会经常发生故障，因此通常不会有太多的延迟。
依赖于DNS客户机向其提供确保到达工作服务器的IP地址的应用在DNS没有提供这样的地址时将会发生故障。假设DNS按照它的规范正常工作，并且至少一个NS/服务器对在网络上正常工作，则上面所描述的技术保证了现有的DNS不会不提供这样的地址。
不按照这种方法依赖于DNS的实现也是可能的。
例如，可以使用可替换的解析系统来将标识符映射到有关已被识别的数字对象的信息。在一些实现中，该信息用来访问包含数字对象的储存库。在许多情况下，仅有一个储存库储藏数字对象并且如果客户机不能获得对该储存库的访问，则运行在客户机上的应用将会发生故障。然而对于其它的应用来说，数字对象将在多个储存库中被复制(为了访问的可靠性和容易性)，所述多个储存库中的任何一个将有能力访问该数字对象。如果该应用不能测试所有可能的储存库来查看哪一个是可访问的，则受限形式的解析系统软件可放置在每个储存库中，或者放置在储存库的每个集群中。如果进行查询，解析系统软件仅在共处一地的储存库正在工作以及可访问时响应。因此，根据其接收到的响应而动作，应用在定位正在工作和/或可访问的储存库方面具有很高的成功可能性。
其它的实现也在随附的权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种方法，包括：
对于一组多个服务器，其中每个服务器(a)提供具有名称或其它标识符的服务，(b)具有与该组中其它服务器的网址不同的网址，和(c)与一个解析机制共处一地，所述解析机制将从客户机接收到的名称或其它标识符映射为该解析机制本地的网址：
操作所述解析机制，使得客户机能够选择其中的一个服务器作为当前可操作的和/或可访问的以便提供服务到客户机，并且如此选择服务器而不需要客户机首先访问所选择的服务器。
2.根据权利要求1的方法，其中服务器的选择依赖于由解析机制使用的协议。
3.根据权利要求1的方法，其中服务器的选择依赖于一个或多个服务器的一个或多个性能属性。
4.根据权利要求3的方法，其中性能属性可以包括测量的响应时间或解析机制相对于客户机的相对接近的测量。
5.根据权利要求3的方法，其中服务器的性能属性存储在客户机中并随时被更新。
6.根据权利要求4的方法，其中性能属性的更新来源于当解析请求自然发生时的该解析请求。
7.根据权利要求1的方法，其中由客户机选择的服务器是首先响应来自客户机的解析请求的服务器。
8.根据权利要求1的方法，其中所述解析机制具有和其与之共处一地的服务器相同的地址。
9.根据权利要求1的方法，其中如果任何一个服务器以及它的共处一地的解析机制正在工作和/或是可访问的，则通过客户机获得对服务的访问。
10.根据权利要求1的方法，其中一些共处一地的解析机制和服务器形成集群并且可以使用单个网址来访问。
11.根据权利要求8的方法，其中如果集群中的至少一个解析机制和集群中的一个服务器正在工作和/或是可访问的，则通过客户机获得对服务的访问。
12.根据权利要求1的方法，其中服务器包括代理服务器。
13.根据权利要求11的方法，其中代理服务器访问后端服务。
14.根据权利要求1的方法，其中名称服务注册表使得能够在不中断解析机制的情况下手工移除服务器的网址。
15.根据权利要求1的方法，其中与给定的服务器共处一地的解析机制检查服务器的状态，并且当该服务器不可利用时停止对来自客户机的解析请求的响应。
16.根据权利要求1的方法，其中该解析机制要求来自客户机的有效输入码。
17.根据权利要求16的方法，其中所述有效输入码被用来确定解析机制应当如何响应。
18.一种系统，包括：
一组多个服务器，其中每个服务器提供具有名称或其它标识符的服务，
每个服务器具有与该组中其它服务器的网址不同的网址，并与解析机制共处一地，所述解析机制将从客户机接收到的服务的名称或其它标识符映射到该解析机制本地的网址，以及
该解析机制使得客户机能够选择服务器中的一个作为当前可操作的和/或可访问的以向客户机提供服务，并且如此识别服务器而不需要客户机首先访问被选择的服务器。
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