CN101309286B - 强制节点退出方法和应用层组播系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种强制节点退出方法，用于强制应用层组播拓扑中的目标节点退出，包括以下步骤：发送退出消息给目标节点的父节点和子节点；子节点重选新父节点，并在重选成功后发送成功应答消息；以及当接收到全部子节点的成功应答消息或超时后，父节点结束对目标节点的数据分发。本发明还提供了一种应用层组播系统。本发明能防止被强制退出的目标节点拒绝执行消息的情况发生，并能提高节点强制退出时子节点的数据连续性。

Description

强制节点退出方法和应用层组播系统

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体而言，涉及一种强制节点(Node)退出(Kickout)方法和一种应用层组播系统。

背景技术

一般意义上的组播是指IP组播，其主要是解决对相同信息有多个接收者时，通过特殊组播地址进行标识并由路由器根据特定的路由表进行相应转发分路，在靠近最终接收者时转换成多份组播报文进行分发，这样可以通过合并重复信息来减少传输中的带宽浪费和降低源服务器的处理负担。

组播的实现需要预先对网络结构进行升级、增加组播功能路由器，系统对组播协议(如IGMP、PIM-SM、PIM-DM等)的支持也必须相应升级，这就使得多媒体业务的开展的灵活性受到了一定限制，特别是对某些商业前景还不是非常明朗的业务投资风险比较大。

应用层组播ALM(Application Layer Multicast)是利用普通终端系统的剩余能力(带宽、CPU处理、存储等)，通过节点间组织成某种特定拓扑，在单播的基础上实现组播的功能。对网络结构本身的改变很少。具有很好的灵活性。作为IP组播的补充是非常经济的。

有一种应用层组播方法是模拟IP组播的最小生成树MST(Minimum Spanning Tree)的生成方法，在终端节点间建立一个分发树转发数据。图1示出了根据相关技术的模拟IP组播的最小生成树的示意图。如图1所示，服务器(Server)和接收节点组成分发树结构，中间节点接收来自父节点的数据并转发给其子节点(ChildNode)。这样源服务器只需要向直接与其连接的节点发送数据，其他节点则在接收的过程中转发数据给下层节点，减轻了服务器的负担。

在服务器管理类似的分发拓扑时，有时有些节点会出现一些异常行为，如恶意修改数据、权限到期仍然留在分发拓扑中等。这时需要有一种有效机制来强制将其退出分发拓扑但又不影响分发树的工作效率。这种机制必须能做到：

1.被强制要求退出的节点无法规避；

2.被强制要求退出的节点的子节点正进行的业务尽可能不中断和质量下降；

现有技术中针对这种需求提出了一个方法。

图2示出了根据该方法的业务拓扑示意图。该方法中将应用层组播ALM中普通的转发节点称为MA(Multicast Agent，多播代理)，并根据功能分成SMA(Sender Multicast Agent，发送者多播代理)和RMA(Receiver Multicast Agent，接收者多播代理)。管理服务器称为SM(Session Manager，会话管理者)，架构如图2所示。图2中的MA尤其是RMA实际上很可能是普通的终端节点。

在一些特殊情况下，如某个RMA已经欠费或其不符合运营系统的要求，需要退出分发系统，这时会由SM来发送强制退出消息给这个节点。

图3示出了根据该方法的强制节点退出方法的消息流程图，具体步骤为：

1.由SM向MA B发送用于退出目标节点的退出消息(LEAVREQ(You are KO))；

2.MA B向其上级MA A和下级MA C发送自己将要退出的退出消息(LEAVREQ(I am KO))；

3.MA C执行重新选择上级MA操作，切换成功后发送应答(LEVANSI(I am KO))给MA B；

4.MA A也应答退出消息(LEVANSI(I am KO))，停止发送数据；

5.MA B正式退出分发树。

同时在协议的描述中，RMCP-2要求MA节点在接收到这样的强制退出消息后立即退出分发树。并同时SM在MA可选列表中将该MA删除。

该方法存在以下缺陷：

1.该方法对于节点拒绝退出分发树时没有任何强制约束力。节点在接收到退出消息后，只要其愿意其仍然还能接收媒体流，也能转发媒体流给下级用户，即使SM将MA B从可用会话列表中删除，也只是让MA B不能为新的节点服务而已。

2.该切换方法要求节点在接收到强制退出消息后立即退出分发树，没有考虑到子节点MA C可能还没有切换父节点结束，MA A就中断了媒体流的分发给MA B，这对于多方会议等应用会造成服务中断。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种强制节点退出方法，以保证节点强制退出的同时，不影响其他用户的QoS/QoE(服务质量Quality ofService和体验质量Quality of Experience)。

在本发明的实施例中，提供了一种强制节点退出方法，用于强制应用层组播拓扑中的目标节点退出，包括以下步骤：发送退出消息给目标节点的父节点和子节点；子节点重选新父节点，并在重选成功后发送成功应答消息；以及当接收到全部子节点的成功应答消息或超时后，父节点结束对目标节点的数据分发。

在本发明的实施例中，还提供了一种应用层组播系统，包括：目标节点，被要求强制退出；目标节点的子节点，用于接收退出消息，重选新父节点，并在重选成功后发送成功应答消息；目标节点的父节点，用于接收退出消息，以及当接收到全部子节点的成功应答消息或超时后，父节点结束对目标节点的数据分发。

在以上实施例中，退出消息被发送给目标节点的父节点，因此，即使目标节点拒绝退出也不能接收到分发的数据，从而防止被强制退出的节点拒绝执行消息的情况发生；另外，由于父节点是在得到目标节点的子节点成功切换父节点后再中断分发数据，所以能提高节点强制退出时子节点的数据连续性，达到对业务的影响最小的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据相关技术的模拟IP组播的最小生成树的示意图；

图2示出了根据RMCP-2的业务拓扑示意图；

图3示出了根据RMCP-2的强制节点退出方法的消息流程图；

图4示出了根据本发明实施例的强制节点退出方法的流程图；

图5示出了根据本发明单源应用层组播实施例的强制节点退出方法的流程图；

图6示出了根据本发明多源实施例的强制节点退出方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

图4示出了根据本发明实施例的强制节点退出方法的流程图，其包括以下步骤：

步骤S10，发送退出消息给目标节点的父节点和子节点；

步骤S20，子节点重选新父节点，并在重选成功后发送成功应答消息；以及

步骤S30，当接收到全部子节点的成功应答消息或超时后，父节点结束对目标节点的数据分发。

在该实施例中，要求应用层组播拓扑中的一节点退出的退出消息是在需要强制某节点退出时同时发送给其父节点和子节点，因此，即使目标节点拒绝退出也不能接收到分发的数据，从而防止被强制退出的节点拒绝执行消息的情况发生；另外，由于父节点直到接收到被要求退出节点的全部子节点正常切换结束的消息或超时后再结束数据分发，所以能提高节点强制退出时子节点的数据连续性，达到对业务的影响最小的目的。

应用层组播拓扑的管理节点可以直接向父节点和子节点发送退出消息。也可以由管理节点向子节点发送退出消息；以及管理节点当接收到全部子节点的成功应答消息后，发送退出消息给父节点，如果有多个父节点，则发送退出消息给所有父节点。

如果父节点是单个，可以由管理节点向父节点发送退出消息，并在向父节点发送的退出消息中携带子节点的联系信息，父节点使用联系信息向子节点转发退出消息。

如果父节点是多个，可以由管理节点向所有父节点发送退出消息，并选择一个父节点，在向其发送的消息中携带子节点联系信息；以及选择的父节点使用联系信息向所有子节点发送退出消息。

子节点将成功应答消息发送给管理节点或者父节点。每收到一个来自子节点的成功应答消息，管理节点或者父节点就检查子节点是否已经全部切换结束；如果全部切换结束或者如果超过预定时间后仍然没有全部切换结束，则父节点停止数据分发给目标节点。

在父节点停止数据分发给目标节点之后，管理节点或者父节点还可以向目标节点送强制退出命令。

考虑到应用层组播ALM的拓扑中对于节点的上级数据来源数量不同分单源和多源两种，即目标节点的父节点有可能是单个或者多个，所以这里分别给出不同的实施例。

方法一：图5示出了根据本发明单源应用层组播实施例的强制节点退出方法的流程图。

1、管理应用层组播拓扑的服务器S(Server)向分发拓扑发送查询消息，获取该节点的局部拓扑信息，内容包括：节点N(Node)的父节点PN(Parent Node)信息、子节点列表(CN_1、CN_2)。查询的具体方法例如，向节点N的父节点PN发送拓扑收集消息，由其代理查询；或者向节点N甚至节点N的子节点CN(Child Node)反向查询；

2、为防止节点拒绝退出，管理应用层组播拓扑的服务器S向其节点N的父节点PN和子节点CN_1、CN_2发送节点N被要求退出的消息，具体有两种方法：

●管理应用层组播拓扑的服务器S向节点N的父节点PN和子节点CN_1、CN_2(这里举例为两个子节点，显然可以有更多的子节点)发送节点N被强制退出的消息，在向节点N的子节点CN发送的消息中需带上节点N的父节点PN的联系信息，该联系信息可用于子节点重选新父节点；

●管理应用层组播拓扑的服务器S向节点N的父节点PN发送节点N的退出消息，同时带上节点N的子节点CN联系信息列表(CN_1、CN_2)，如图中步骤①，之后由父节点PN代理管理应用层组播拓扑的服务器S根据联系信息列表发送退出消息给节点N的子节点CN_1、CN_2，如图中步骤②、③；

3、子节点CN_1、CN_2重新选择父节点并在成功后返回应答消息给节点N的父节点PN，如图中步骤④、⑤；

4、每收到一个来自节点N的子节点CN的成功应答消息，节点N的父节点PN就检查节点N的子节点列表CN_1、CN_2是否已经全部切换结束，全部切换后停止发送媒体流给节点N，如果一直没有收集全节点N的子节点CN_1、CN_2的应答消息，则在超时一个具体的时间后停止发送媒体流，如图中步骤⑥；

5、节点N的父节点PN向节点N发送强制退出消息(可选)，如图中步骤⑦；

6、节点正式退出分发树。

方法二：图6示出了根据本发明多源应用层组播实施例的强制节点退出方法的流程图。

1、管理应用层组播拓扑的服务器S向分发拓扑发送查询消息，获取该节点的局部拓扑信息，包括：节点N的父节点PN信息、子节点列表(CN_1、CN_2)，查询的具体方法例如，向节点N的父节点PN发送拓扑收集消息，由其代理查询；或者向节点N甚至节点N的子节点CN(Child Node)反向查询；

2、管理应用层组播拓扑的服务器S向节点N的子节点CN_1、CN_2发送节点N被要求退出的消息，如图中步骤①、②，具体也有两种方法：

●管理应用层组播拓扑的服务器S可以直接向节点N的父节点PN_1、PN_2、...PN_X和子节点CN_1、CN_2发送节点N被强制退出的消息；

●管理应用层组播拓扑的服务器S也可以先从节点N的父节点列表中选择一个父节点(假定为PN_1)，由这个父节点(PN_1)代理管理应用层组播拓扑的服务器S发送节点N的强制退出消息给节点N的子节点CN_1、CN_2；

3、节点N的子节点CN_1、CN_2...CN_X重新选择父节点并在成功后返回应答消息给管理应用层组播拓扑的服务器S或进行代理服务器S功能的父节点PN_1，如图中步骤③、④；

4、管理应用层组播拓扑的服务器S或进行代理服务器S功能的父节点PN_1检查节点N的子节点列表CN_1、CN_2，全部切换后，如图中步骤⑤，再发送退出消息给节点N的父节点PN，如果有多个父节点，则向所有父节点PN_1、PN_2...PN_X发送节点被强制退出消息，如图中步骤⑥、⑦，所有节点N的父节点PN在接收到消息消息后停止发送媒体流给节点，属于节点N的父节点PN内部实现；

5、管理应用层组播拓扑的服务器S向节点N发送强制退出消息(可选)，如图中步骤⑧；

6、节点正式退出分发拓扑。

上述的两个实施例，分别给出了在单源和多源的环境下，实施本发明的强制节点退出方法的具体步骤。

在以上两种方法中，如果节点N的子节点CN切换节点N的父节点过程对业务影响很小，可以直接通知节点N的父节点PN停止分发数据，而不必等待节点N的子节点CN的回复，仍然属于本发明的范围。

本发明还提供了一种应用层组播系统，包括：

目标节点，被要求强制退出；

目标节点的子节点，用于接收退出消息，重选新父节点，并在重选成功后发送成功应答消息；

目标节点的父节点，用于接收退出消息，以及当接收到全部子节点的成功应答消息或超时后，父节点结束对目标节点的数据分发。

在上述的应用层组播系统中，还可包括管理节点，用于直接向父节点和子节点发送退出消息。管理节点也可用于向子节点发送退出消息，以及当接收到全部子节点的成功应答消息后，发送退出消息给父节点，如果有多个父节点，则发送退出消息给所有父节点。

如果父节点是单个，管理节点可用于向父节点发送退出消息，并在向父节点发送的退出消息中携带子节点的联系信息；父节点还用于使用联系信息向子节点转发退出消息。

如果父节点是多个，管理节点可用于向所有父节点发送退出消息，并选择一个父节点，在向其发送的消息中携带子节点联系信息；以及选择的父节点还用于使用联系信息向所有子节点发送退出消息。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.由于退出消息被发送给目标节点的父节点，即使目标节点拒绝退出，也不能接收到分发的数据了，这样能防止被强制退出的节点拒绝执行消息的情况发生；

2.由于父节点是在得到目标节点的子节点成功切换父节点后再中断分发数据，能提高节点强制退出时子节点的数据连续性，达到对业务的影响最小的目的。

因此，本发明实现了在保证节点强制退出的同时，不影响其他用户的QoS/QoE。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种强制节点退出方法，用于强制应用层组播拓扑中的目标节点退出，其特征在于，包括以下步骤：

应用层组播拓扑的管理节点发送退出消息给所述目标节点的父节点和子节点；

所述子节点选择新父节点，并在选择成功后发送成功应答消息给所述管理节点或者所述父节点；以及

当所述管理节点或者所述父节点接收到全部所述子节点的成功应答消息或超时后，所述父节点结束对所述目标节点的数据分发。

2.根据权利要求1所述的强制节点退出方法，其特征在于，所述应用层组播拓扑的管理节点发送退出消息给所述目标节点的父节点和子节点包括：

应用层组播拓扑的管理节点向所述目标节点的子节点发送退出消息；

所述管理节点当接收到全部所述子节点的成功应答消息后，发送退出消息给所述父节点，如果有多个所述父节点，则发送退出消息给所有所述父节点。

3.根据权利要求1所述的强制节点退出方法，其特征在于，所述父节点是单个，发送退出消息给所述目标节点的父节点和子节点具体包括：

所述应用层组播拓扑的管理节点向所述父节点发送退出消息，并在向所述父节点发送的退出消息中携带所述子节点的

联系信息，所述父节点使用所述联系信息向所述子节点转发退出消息。

4.根据权利要求1所述的强制节点退出方法，其特征在于，所述父节点是多个，发送退出消息给所述目标节点的父节点和子节点具体包括：

管理所述应用层组播拓扑的管理节点向所述所有父节点发送退出消息，并选择一个所述父节点，在向其发送的消息中携带所述子节点联系信息；以及

所述选择的父节点使用所述联系信息向所有所述子节点发送退出消息。

5.根据权利要求1所述的强制节点退出方法，其特征在于，当接收到全部所述子节点的所述应答消息后或超时后，所述父节点结束对所述目标节点的数据分发具体包括：

每收到一个来自所述子节点的成功应答消息，管理所述应用层组播拓扑的管理节点或者所述父节点就检查所述子节点是否已经全部切换结束；

如果全部切换结束或者如果超过预定时间后仍然没有全部切换结束，则所述父节点停止数据分发给所述目标节点。

6.根据权利要求1所述的强制节点退出方法，其特征在于，在所述父节点停止数据分发给所述目标节点之后，管理所述应用层组播拓扑的管理节点或者所述父节点还向所述目标节点送强制退出命令。

7.一种应用层组播系统，其特征在于，包括：

目标节点，被应用层组播拓扑的管理节点要求强制退出；

所述目标节点的子节点，用于接收所述管理节点发送的退出消息，选择新父节点，并在选择成功后发送成功应答消息给所述管理节点或者所述目标节点的父节点；

所述目标节点的父节点，用于接收退出消息，以及当接收到全部所述子节点的成功应答消息或超时后，所述父节点结束对所述目标节点的数据分发。

8.根据权利要求7所述的应用层组播系统，其特征在于，还包括：

管理节点，用于向所述父节点和所述子节点发送退出消息。

9.根据权利要求7所述的应用层组播系统，其特征在于，还包括：

管理节点，用于向所述子节点发送退出消息，以及当接收到全部所述子节点的成功应答消息后，发送退出消息给所述父节点，如果有多个所述父节点，则发送退出消息给所有所述父节点。

10.根据权利要求7所述的应用层组播系统，其特征在于，所述父节点是单个，所述应用层组播系统还包括：

管理节点，用于向所述父节点发送退出消息，并在向所述父节点发送的退出消息中携带所述子节点的联系信息；

所述父节点还用于使用所述联系信息向所述子节点转发退出消息。

11.根据权利要求7所述的应用层组播系统，其特征在于，所述父节点是多个，所述应用层组播系统还包括：

管理节点，用于向所述所有父节点发送退出消息，并选择一个所述父节点，在向其发送的消息中携带所述子节点联系信息；以及

所述选择的父节点还用于使用所述联系信息向所有所述子节点发送退出消息。

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