CN101204042A - 用于监视对等网络度量并对其作出反应的系统和方法 - Google Patents

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CN101204042A CNA2006800093283A CN200680009328A CN101204042A CN 101204042 A CN101204042 A CN 101204042A CN A2006800093283 A CNA2006800093283 A CN A2006800093283A CN 200680009328 A CN200680009328 A CN 200680009328A CN 101204042 A CN101204042 A CN 101204042A
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Abstract

对等网络的健康是从所收集和所分析的与单个节点和节点对节点性能相关的统计数据推断的(304)。当与用于开发或测试的模拟一起使用时，健康统计数据替代或补充标准回归测试使用以确定所作改变是否改善了系统性能(310)。当与活动对等网络一起使用时，健康统计数据提供对网络性能的实时视图。这种视图可用来调节对等网络拓扑(360)或隔离性能不佳或恶意的节点。

Description

用于监视对等网络度量并对其作出反应的系统和方法
技术领域
本申请通常涉及分布式网络管理领域，尤其涉及用于监视对等网络度量并对其作出反应的系统和方法。
背景技术
传统上，当模拟或测试数据系统时，安装对系统的拟定改变、并执行有时称为回归测试的一系列测试以确定有了改变的数据系统是否符合设计目标、同时是否与数据系统的先前版本相兼容。回归测试倾向于是穷尽性和二进制的。即，设计并形成一组测试实例。执行每个测试实例并注明结果。测试继续直到第一个测试失败、或者形成了失败测试目录，此时测试停止并且数据系统被提交回开发团队。
在大规模分布式系统中，对系统多个部分的改变、以及对系统的每个元件的增量式改变可能不是可穷尽性测试的，并且从一套给定测试实例来看，一个改变的影响也可能不是显而易见的。因此，需要用于监视对等网络度量并对其作出反应的系统和方法。
发明内容
对于诸如对等网络的较大的分布式数据系统，节点性能的常规回归测试可能不会揭示一个改变对该分布式系统的整体影响。在分布式网络系统中，可进行一系列测量以确定单个节点性能和节点对节点性能。这些度量可包括地址解析成功率、解析地址的时间、高速缓存准确率百分比(percent cache accuracy)等。甚至各个度量也因为点对点网络结构和负载中的统计学变化而可能不能揭示网络性能的微妙差异。具有数百万个节点的分布式网络的模拟结果的原始数据对人类观察者而言可能是不可理解的。
在这样的情形中，将节点和节点对节点度量聚集到整体健康统计数据中是有利的。健康统计数据然后可在开发期间模拟时被用来监视对分布式网络的改变的性质。此外，健康统计数据可用于监视整个分布式网络或该分布式网络的有时称为云的各个部分的性能。在开发时，健康统计数据可用来确定对分布式网络的改变何时真正导致改善、或者改变是否通过设计缺陷或副作用引起了整体性能的降低。在活动系统中，节点可被仪表化来向一个或多个监视点报告度量数据，这些度量数据被聚集在一起以提供健康统计数据。对全局云或较小的网站和链路云的健康统计数据的分析可揭示出故障处，并使系统能自动地采取治疗该云的步骤。
附图说明
图1是一计算机网络的简化和代表性框图；
图2是一计算机的简化和代表性框图；
图3是一对等网络的简化和代表性框图；以及
图4是示出管理对等网络的一种方法的流程图。
具体实施方式
尽管以下文字阐明了多个不同实施例的详细描述，但应当理解本说明书的法学范围由在本公开所附的权利要求书的文字限定。本详细说明书被解释为仅是示例性的，并不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是不可能也是不实际的。可使用当前技术或在本专利的申请日之后开发的技术来实现多个替换实施例，它们仍均落入本权利要求书的范围内。
还应当理解，在本专利中除非使用语句“当在本文中使用时，术语‘____’在此被定义为表示……”或相似语句来明确定义术语，否则都不欲显式或隐式地将该术语的含义限制为超出其明文或普通含义，并且这些术语不应当被解释为受限于基于本专利任一章节的任一语句(除权利要求的语言之外)的范围中。就在本专利所附的权利要求书中所引述的任何术语在本专利中以与单一含义一致的方式引用而言，这仅是为了清楚从而不混淆读者而进行的，并且这样的权利要求术语不欲隐式或以其它方式受限于该单一含义。最后，除非权利要求要素通过引述词“装置”和功能而不引述任何结构来定义，否则不欲基于35 U.S.C§112第6段的应用来解释任何权利要求要素的范围。
大部分发明功能和许多发明原理最好用软件程序或指令和诸如专用IC的集成电路(IC)实现。可期望：尽管可能有由例如可用时间、当前技术和经济因素推动的相当精力和许多设计选择，但本领域技术人员在由本文中公开的概念和原理引导时将能容易地使用最小限度的实验来生成这种软件指令和程序以及IC。因此，为了简明并最小化混淆根据本发明的原理和概念的任何风险，对这种软件和IC的进一步讨论(如果有的话)将被限于相关于优选实施例的原理和概念的要点。
图1示出可用来支持对等网络的网络10。该网络10可以是因特网、虚拟专用网络(VPN)、或使一个或多个计算机、通信设备、数据库等能通信地彼此连接的任何其它网络。网络10可经由以太网16和路由器18以及陆线20与个人计算机12和计算机终端14相连。另一方面，网络10可经由无线通信站26和无线链路28无线地连接到膝上型计算机22和个人数据助理24。类似地，服务器30可使用通信链路32连接到网络10，并且大型机34可使用另一通信链路36连接到网络10。
图2示出可连接到网络10并可参与对等网络的计算机110形式的计算设备。计算机110的组件可包括，但不限于，处理单元120、系统存储器130以及将包括系统存储器在内的各种系统组件耦合到处理单元120的系统总线121。系统总线121可能是若干总线结构类型中的任一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、以及使用多种总线体系结构的任一种的本地总线。作为示例，而非限制，这些体系结构包括工业标准体系结构(ISA)总线、微信道体系结构(MCA)总线、扩展ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局部总线和也称为Mezzanine总线的外围部件互连(PCI)总线。
计算机110通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是能被计算机110访问的任何可用介质，并包括易失性和非易失性介质、可移动和不可移动介质。作为示例，而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实现、用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字化多功能光盘(DVD)或其它光学存储技术、磁卡、磁带、磁盘存储或其它磁性存储设备、或任何其它可用于存储所需信息并可由计算机110访问的介质。通信介质通常在诸如载波或其它传输机制的已调制数据信号中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其它数据，且包括任何信息输送介质。术语“已调制数据信号”意指在信号中用对信息编码的方式设置或改变其一个或多个特征的信号。作为示例，而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直线连接的有线介质，和诸如声学、射频、红外线和其它无线介质的无线介质。以上任何介质的组合也应包括在计算机可读介质的范围中。
系统存储器130包括诸如只读存储器(ROM)131和随机存取存储器(RAM)132的易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质。包含有助于如起动时在计算机110内的元件间传送信息的基本例程的基本输入/输出系统(BIOS)133通常存储在ROM 131中。RAM 132通常包含可被处理单元120立即访问和/或当时正由其操作的数据和/或程序模块。作为示例，而非限制，图2示出了操作系统134、应用程序135、其它程序模块136、和程序数据137。
计算机110还可包括其它可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质。仅作为示例，图2图示了读取和写入不可移动、非易失性磁性介质的硬盘驱动器141，读取和写入可移动、非易失性磁盘152的磁盘驱动器151，读取和写入可移动、非易失性光盘156，诸如CD-ROM或其它光学介质的光盘驱动器155。其它也用在示例性计算环境中的可移动/不可移动、易失性/非易失性计算机存储介质包括，但不限于，如磁带、闪存卡、数字化多功能盘、数字化录像带、固态RAM、固态ROM等等。硬盘驱动器141通常通过诸如接口140的不可移动存储器接口与系统总线121连接，而磁盘驱动器151和光盘驱动器155通常通过诸如接口150的可移动存储器接口与系统总线121连接。
如上所述并如图2所示的驱动器及其相关联的计算机存储介质为计算机110提供计算机可读指令、数据结构、程序模块、和其它数据的存储。在图2中，例如，硬盘驱动器141被示为存储操作系统144、应用程序145、其它程序模块146、和程序数据147。注意，这些组件可以与操作系统134、应用程序135、其它程序模块136、和程序数据137相同或不同。在此给予操作系统144、应用程序145、其它程序模块146、和程序数据147的数字不同说明它们至少是不同的副本。用户可通过输入装置如键盘162、和诸如鼠标、跟踪球或触摸板等定点装置161向计算机110输入命令和信息。另一输入设备可以是用于通过网络发送图像的相机，被称为网络摄像头163。其它输入设备(未示出)可包括话筒、操纵杆、游戏垫、卫星接收器、扫描仪等等。这些和其它输入设备常常通过与系统总线121耦合的用户输入接口160与处理单元120相连，但也可通过诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)的其它接口和总线结构连接。监视器191或其它类型的显示设备也可通过诸如视频接口190的接口与系统总线121相连。除了监视器，计算机还可包括诸如扬声器197和打印机196的其它外围输出设备，它们通过输出外围接口195相连。
计算机110可在使用与一台或多台远程计算机，诸如远程计算机180的逻辑连接的网络化环境中运行。该远程计算机180可以是个人计算机、服务器、路由器、网络PC、对等装置或其它公共网络节点，而且通常包括上述与计算机110相关的许多或全部组件。图2中所描绘的逻辑连接包括局域网(LAN)171和广域网(WAN)173，但也可包括其它网络。这样的网络化环境在办公室、企业范围计算机网络和内联网上是常见的。
当用于LAN网络化环境中时，计算机110通过网络接口或适配器170与局域网171连接。当用于WAN网络化环境中时，计算机110通常包括调制解调器172或其它用于在诸如因特网的WAN 173上建立通信的装置。可以是内置式或外置式的调制解调器172与系统总线121通过用户输入接口160或其它适当机制连接。在网络化环境中，所示与计算机110相关的程序模块或其一部分可存储在远程存储器存储设备中。作为示例，而非限制，图2示出了驻留于远程计算机181中的远程应用程序185。应当理解，所示网络连接是示例性的，并且也可使用其它用于在计算机间建立通信链路的手段。
图3是参与对等网络300的节点的简化和代表性框图。该对等网络300可以是在一对一基础上进行节点之间的通信的点对点的对等网络。对等网络300还可以是在一对多基础上进行通信的多播对等网络。每个节点可具有已知其它节点的高速缓存。一般而言，节点有可能例如根据编号对于更接近它们的节点具有的信息比对于稍远一些的节点具有的信息多。当第一节点搜索另一节点时，它首先可向编号更接近目标节点的邻节点询问它们是否具有有关目标节点的数据。如果该邻节点具有有关数据，则可请求它转发该消息或请求。为说明起见使用图3，节点500正在尝试连接节点800。节点500首先可请求节点503代表自己转发消息。节点503不知道节点800，但在其高速缓存中具有节点605的条目，节点605具有更接近节点800的对等标识符。节点605然后将该消息转发给节点610。节点610具有节点800的高速缓存条目，并将该消息转发给最终目标节点。在该示例中，每个节点都逐渐地靠近目标节点。尽管并非总是这种情形，并且可能进行一些重试，但这足以说明基本的路由方案。节点495、600、608和612在本示例中不参与路由。节点501和505在以下讨论。在小规模时，该分布式系统的构建和维护相对简单。然而，当升级到数百万个或数亿个节点时，网络结构的性能在对分布式系统的硬件和软件作出改变时会变得难以估计。
与现有技术模拟系统不同，诸如对等网络的大型分布式系统的模拟和测试可不使用标准测试套件和通过/不通过(go/no-go)测试。对路由和/或网络管理例程作出的修理或补丁可具有局部和全局影响。在模拟节点或模拟节点子集中使用仪器可允许生成健康统计数据，该健康统计数据允许估计全局云以及网站和链路云的高级性能。
可从若干角度看大型对等网络。一个视图是物理场所，其中对等网络中的节点及其性能相关于其真正的地理位置来看。对等网络还可被视为网络场所，即按因特网服务供应商或路由器连接性组织的节点。同一网络场所中的节点从地理位置看有可能是散布的，并且在物理上有可能与其它网络场所的节点混杂在一起。对等网络组织的第三个视图可被视为逻辑场所，即按照对等网络标识号。因为一些对等网络中的标识号与服务名称的散列相关，所以它们与物理和网络场所无关。结果是对等网络的逻辑场所视图仍与物理和网络场所不同。
通过在模拟期间或实际运行期间测量对等网络性能，可根据感兴趣的场所来生成健康统计数据。即，通过使根据上述场所之一的健康统计数据相关联，系统问题可被标识为与一特定场所的一个或多个要素相对应。在开发和模拟期间，使用所模拟的场所数据生成的健康统计数据可查明弱点或确认路由和管理策略。根据场所的分析给予开发者和管理者更为可靠的回归测试对等网络的改变、以及改善的比较估计的方法。当例如名服务代码改变的改变被引入且健康统计数据改善时改变可被保留。当改变被引入且健康统计数据变差时，该改变可被回退并且系统回复到其先前配置或代码组。这些改变可被引入并针对给定场所或在系统层监视。
为了扩展实际情形中的该示例，仪器可被地理地或逻辑地添加到若干节点。在该示例中，节点500、600和800可被仪表化。统计数据可向例如节点600的现有网络节点内的一个控制器报告，或者可耦合于对等网络而无需参与路由对等网络话务。
为示例起见，假设节点503呈现一性能问题。存在许多性能问题的原因。节点503可能已经离线，而邻节点尚未将其从它们的高速缓存中清除，因此发送给它的分组将丢失。节点503可能正忙且没有管理其队列，所以话务被延迟或丢弃。另一个原因可能是节点503是恶意的，并且在故意延迟或抛弃分组。可存在其它原因，但这些足以用作示例。
由仪表化节点特别是相邻节点500和600提供的度量可开始报告节点503不作响应，且队列时间在网络的该部分建立。控制器(在该情形中为节点600)可在该网络中注册新节点501和505以用来填充到缓慢或失败的节点503附近。通过具体地将节点503周围的数字空间中的新节点501和505作为目标，例如节点500和495的邻节点都可发现并使用新节点501、505来路由和请求数据。节点503(如果存在)仍然是可寻址的，并且在被寻址时可作出响应。然而，相邻节点，即仍然高速缓存节点503地址的节点不可能将节点503选为第一选择，因为居间节点建起了该区域的路由支持。以此方式，不健康或甚至恶意的节点可被包围且其对对等网络的影响可被降低或消除。
因为节点501和505由于性能变差而在该区域中被特别注册，所以它们也可被仪表化。该仪表化可更集中于特定问题诊断并且可以更复杂，即比常规的更为资源密集、更广泛地分布的仪表化。区域中的附加仪表化可允许问题诊断的进一步细化，并有助于补救问题。特定节点可更为接近地监视以确定其根本原因问题或确定它们是否显现为恶意。在健康统计数据指示节点503健康，例如其队列清除且路由性能得到改善时，可移除节点501和505。
参看图4，讨论并描述示出管理对等网络的方法的流程图。诸如图3的对等网络200的对等网络可由诸如图2的计算机110的计算机在诸如图1网络10的网络中构成。为了本公开目的，对等网络也可以是计算机的模拟以及这种模拟所需的网络互连。在任一情形中，节点可被仪表化(302)，即可被配置成测量并报告与内部和外部性能相关的数据统计。一些示例性测量可包括地址解析成功率、解析地址的时间、以及高速缓存准确率百分比。当例如向实际情形中的节点600报告数据统计时，测量数据被聚集(304)成健康统计数据。第一组度量和相应的健康统计数据可被用作基线测量。
然后改变可被引入(306)，诸如对例如对等网络客户机的一个或多个节点的改变，或对诸如支持名字解析的服务器的网络组件的改变。改变可针对对等网络的物理拓扑，例如添加或移除物理节点。或者，改变可针对对等网络的逻辑结构，例如在特定云中注册节点。对等网络然后运行并与前面一样再次采集度量数据(308)。因为活动网络的运行实际上从来不会精确地重复，并且实际上甚至具有实际数量随机性的模拟也将不会精确地重复操作，所以度量数据很有可能与先前所取的数据不同。第二健康统计数据可根据聚集数据生成(308)。可进行第一和第二健康统计数据的比较(310)。如果第二健康统计数据好于第一健康统计数据，则表示对等网络性能得到了改善。可取框310的“是”分支并保持该改变，而第二健康统计数据可被记录(312)以便将来引用。
如果在框310第二健康统计数据比第一健康统计数据差，或者在某些情形中甚至相同，则可取框310的“否”分支，改变回退(314)，并且对等网络还原到其前一情形。然后执行可返回到框306，其中可引入另一个改变并重复该过程。
尽管前面的文字阐明了对本发明的多个不同实施例的详细描述，但是应当理解本发明的范围由本专利所附的权利要求书的文字限定。该详细描述可被解释为仅是示例性的，并且并不描述每个可能的实施例，因为描述每个可能的实施例即使不是可能也是不实际的。可使用当前技术或在本专利的申请日之后开发的技术来实现多个替换实施例，这些实施例将仍然落在限定本发明的权利要求的范围内。
因而，可对本文所述和所示的技术和结构进行许多更改和变化，而不背离本发明的精神和范围。因此，应当理解，本文所述的方法和装置仅仅是示例性的，并且不对本发明的范围作出限制。

Claims (11)

1.一种测试对等网络的方法，包括：
仪表化所述对等网络的多个节点；
使用从所述多个节点的每一个接收的第一数据聚集第一组性能统计数据；
将改变安装到所述对等网络；
使用从所述多个节点的每一个接收的第二数据聚集第二组性能统计数据；以及
当所述第二聚集高于所述第一聚集时确定所述改变是有益的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对对等网络的改变是对一节点的软件改变。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对对等网络的改变是对所述对等网络的物理拓扑的改变。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对对等网络的改变是对逻辑对等网络结构的改变。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对等网络是模拟网络和物理网络之一。
6.在包括多个节点的对等网络中，一种维护所述对等网络的方法包括：
仪表化所述多个节点的一集合；
从所述多个节点的所述集合中采集性能统计数据；
聚集所述性能统计数据以生成健康统计数据；
将所述健康统计数据与阈值水平健康统计数据进行比较；
当所述健康统计数据低于所述阈值时，向所述对等网络注册至少一个新节点。
7.如权利要求6所述的对等网络，其特征在于，所述对等网络是一多播对等网络。
8.如权利要求6所述的对等网络，其特征在于，所述健康统计数据对应于物理场所、网络场所和逻辑场所之一。
9.一种适合对等网络管理的控制器，包括：
用于执行代码的处理器；
耦合于所述处理器的用于数据通信的端口；
耦合于所述处理器的储存可执行代码的存储器，所述可执行代码包括：
用于经由所述端口从所述对等网络上的多个节点采集数据的模块；
用于分析来自所述多个节点的所述数据以生成健康统计数据的模块；
用于将所述健康统计数据与前一健康统计数据进行比较的模块；以及
用于基于所述健康统计数据与所述前一健康统计数据的比较确定一动作的模块。
10.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，还包括响应于所述健康统计数据差于比所述前一健康统计数据而信令回退对所述系统的改变的模块。
11.如权利要求9所述的控制器，其特征在于，还包括：
用于确定与变差的健康统计数据相关联的对等网络场所的模块；以及
在与变差的健康统计数据相关联的对等网络场所附近生成至少一个新节点。
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