CN101925882A - 改进副本服务器性能和副本服务器系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种自适应副本服务器系统，包括与用于存储信息的主存储器和主处理装置相关联的主副本、以及与辅助存储器和用于在从所述主副本接收到输入数据时产生确认数据的辅助处理装置相关联的辅助副本，其中，所述副本服务器系统被设计为可被配置为根据指令充当异步服务器副本系统和/或同步服务器副本系统。

Description

改进副本服务器性能和副本服务器系统的方法
发明领域
本发明涉及副本(replica)服务器系统。
发明背景
信息技术系统的可靠操作对于大多数现代社会活动而言具有根本的重要性。因此，存在许多为了处理故障情况而实现的预防系统。
此类系统可以包括经由存储器备份系统来保护信息以及保护完整的系统功能。后者可以包括完整地镜像或冗余系统，其中，在主(primary)系统组件和辅助(secondary)系统组件(计算机、处理器、服务器等)中执行所有动作。
基本上存在两类复制(replication)，同步复制和异步复制：
在同步副本系统中，客户不获得针对其交易的任何确认，直至其到达主站点和灾难恢复站点为止。这意味着交易的等待时间至少增加了主站点与灾难恢复站点之间的往返行程。
在异步副本系统中，客户在主站点接收到时立即获得确认，尽快地对到灾难恢复站点的复制尽力而为。这意味着在主站点处发生灾难的情况下，存在已向客户确认的某些交易实际上在灾难恢复站点处不存在的风险。此类系统的示例在US 2006/0020635中有所描述。
在现有副本服务器系统中，其目前通常是基本IT架构判定，条件是想使用异步还是同步复制。例如，在电子交易所的情况下，电子交易所或其参与者都不能选择使用哪种策略。
在金融领域中，例如，用于股票、债券、衍生品等的电子交易系统中，使用可靠的高速存储器内服务器。这些系统也称为副本服务器系统。类似于上文公开的系统，副本服务器系统包括主副本和辅助副本，其是相同的并处于相同的状态。如果主副本出现故障，则辅助副本将立即接管。当然，该系统可以包括多个辅助副本以改善安全性。在主副本出现故障时，辅助副本之一随后将变成新的主副本，同时其它的仍作为辅助副本。
金融领域中的程序/算法交易的最新趋势和竞争性电子交易所的演进已产生对最小等待时间的需要，例如同一证券在多于一个的交易所处交易。当前的期待水平是在订单交易时具有亚毫秒响应时间，如果想要具有主站点与灾难恢复站点之间的合理距离和同步复制，这由于光速限制而几乎不可能。
此外，在某些应用中，例如公债贸易，单笔交易的价值如此高，以致于同步复制是必需的。没有人准备接受在到灾难恢复站点的故障恢复(fail-over)的情况下损失一笔此类交易的风险。
因此，副本服务器系统及其它类似系统存在的一个问题是系统的架构。如上所述，它们是同步的或异步的，因此，系统不灵活。
已知副本服务器系统的另一问题是其在不同的消息之间不是不同的。
因此，需要一种自适应(adaptable)副本服务器系统，尤其是在操作大量并行交易的同时考虑不同类型的消息的副本服务器系统。
发明的简要内容
依照本发明，提供了一种改进副本服务器系统性能的方法和系统。
本发明的目的是提供一种改进的副本服务器系统。
本发明的另一目的是提供一种根据输入数据的内容以不同的方式管理不同类型的输入数据的副本服务器系统。
因此，根据本发明的第一方面，通过提供一种自适应副本服务器系统来实现以上及其它目的，其包括与用于存储信息的主存储器和主处理装置相关联的主副本、以及与辅助存储器和用于在从所述主副本接收到输入数据时产生确认数据的辅助处理装置相关联的辅助副本，其中，所述副本服务器系统被设计为可被配置为根据指令充当异步服务器副本系统和/或同步服务器副本系统。
因此，在一个实施例中，所述副本服务器系统可以包括用户接口，由此，用户可以设置指令参数，以便副本服务器系统充当同步副本服务器系统或异步副本服务器系统。
在另一实施例中，所述自适应副本服务器系统可以被配置为不同地处理不同的输入数据。因此，根据输入数据中的内容值，所述副本服务器系统可以充当异步服务器副本系统或同步服务器副本系统。因此，所述副本服务器系统检查每个输入数据并判定应如何管理所检查的输入数据。
在另一实施例中，所述自适应副本服务器系统可以根据包括属性的输入数据充当异步服务器副本系统和/或同步服务器副本系统。因此，对于被发送到所述自适应副本服务器系统的每个输入数据而言，用户可以通过如下所述地设置属性的值来决定应如何处理特定输入数据。
在根据本发明的方法的实施例中，由主副本接收到的输入数据被传输到辅助副本。可以在主副本已存储并处理输入数据时，立即发送来自主副本的输出数据，或者可以在主副本已从辅助副本接收到确认数据时将其发送。因此，当辅助副本已接收到输入数据时，通过向主副本返回确认数据来对其进行确认。当从主副本发送输出数据时，其可以取决于输入数据所包括的属性。因此，可以将包括属性的输入数据发送到副本服务器系统。优选地，所述属性具有被设置为安全(safe)或快速(fast)的值。如果该值被设置为快速，则一旦主副本已存储并处理输入数据，立即从主副本发送输出数据。如果该值被设置为安全，则在主副本已从辅助副本接收到确认数据之后从主副本发送输出数据。
值得注意的是，用这种方法，客户或服务器副本系统的参与者可以决定其想要系统如何工作，因此，实现可以适合于每个用户和参与者的特定需要、甚至适合于每个特定数据输入的自适应服务器副本系统。
因此，根据本发明的第二方面，通过提供一种用于改进副本服务器系统的方法来解决以上及其它目的，所述副本服务器系统包括与用于存储信息的主存储器和主处理装置相关联的主副本，以及与辅助存储器和用于在从所述主副本接收到输入数据时产生确认数据的辅助处理装置相关联的辅助副本，该方法包括步骤：
-接收包括至少一个属性的输入数据，
-在接收到输入数据时将该输入数据从所述主副本传输到所述辅助副本，
-在存储所述输入数据之后在所述主处理装置中处理所述输入数据，由此产生原始输出数据
-基于所述属性，在由所述主处理装置产生所述原始输出数据之后或在从所述辅助副本接收到所述确认数据时发送所述原始输出数据。
用上述方法，可以实现更灵活的解决方案，因为架构不必是固定的并在开发或实现过程的初期阶段进行决定。作为替代，可以在设置系统时进行配置，或者可以连续地对其进行监控且可以异步地或同步地管理输入数据。因此，通过用输入数据的内容，例如用属性来管理输入数据，可以使副本服务器系统适应特定的需要和情况。
优选地，所述属性包括以下值中的至少一个：安全和/或快速。然而，还可以选择其它值，或者可以基于输入数据中的内容值自动地将输入数据分类为属于安全或快速。例如，如果输入数据包括到电子交易所的订单且该订单具有高的量(volume)(许多票据(instrument))和/或该票据具有高价格。在这种情况下，根据本发明的副本服务器系统可以自动地将输入数据分类为属于安全，而具有很小的量或低价格票据的输入数据可以被分类为快速。可以在电子交易所的第一副本服务器处进行此分类。然而，也可以在参与者的经纪人工作站处或在参与者位置处的服务器处进行该分类，诸如位于电子交易所外面的网关或任何其它网络设备。因此，从此类经纪人工作站或电子设备接收到的输入数据在其到达第一服务器副本时将已包括具有值的属性。
因此，服务器副本系统还可以包括用于识别此类输入数据并将其分类的识别器，输入数据还包括内容值，所述识别器被配置为识别输入数据中的内容值并基于该内容值来给输入数据中的属性赋值。
根据本发明的第三方面，通过提供一种副本服务器系统来解决以上及其它目的，该副本服务器系统包括主副本，该主副本具有与之相关联的主输入端、主输出端、主存储器和主处理器，其被连接到辅助副本，该辅助副本具有与之相关联的辅助输入端、辅助输出端、辅助存储器和辅助处理器，所述主副本被配置为将接收到的包括至少一个属性值的输入数据传输到所述辅助副本，将所述输入数据存储在所述主存储器上，在所述主处理器上处理所述输入数据以产生原始输出数据并基于所述属性值在所述主处理装置中产生原始输出数据时立即发送所述原始输出数据或在从所述辅助副本接收到已接收到所述输入数据的确认数据之后通过所述主输出端来发出所述原始输出数据，并且所述辅助副本被配置为在所述辅助输入端上接收到所述输入数据时生成所述确认数据。
根据本发明的第四方面，通过提供一种副本服务器系统来解决以上及其它目的，该副本服务器系统包括：主副本装置；辅助副本装置；用于在内部在所述主副本装置与所述辅助副本装置之间并在外部在所述主副本装置与外部源之间进行通信的装置，用于通信的所述装置被配置为将由所述主副本装置接收到的包括至少一个属性的输入数据传输到所述辅助副本装置；用于将所述输入数据存储在所述主副本装置中的装置；用于在所述主副本装置中处理所述输入数据、由此产生原始输出数据的装置；用于在接收到所述输入数据并经由用于通信的所述装置向所述主副本装置传输所述确认数据时在所述辅助副本装置中生成确认数据的装置；以及用于基于属性值在所述主处理装置中产生原始输出数据时立即输出所述原始输出数据或在从所述辅助副本接收到所述确认数据时输出所述原始输出数据的装置。
根据本发明的第五方面，通过提供一种用于向服务器系统输入并传送服务器输入数据的计算机终端来解决以上及其它目的，所述输入数据包括至少一个属性值，所述计算机终端包括用于设置属性值的设置装置，该属性值将待管理的服务器输入数据限定为安全服务器输入数据或快速服务器输入数据。
所述计算机终端可以是经纪人工作站，订单由此被作为输入数据发送到包括副本服务器系统的电子交易所中。然而，所述计算机终端可以是任何类型的终端，诸如移动终端，即移动电话，或其它手持式设备。
从计算机终端发送的服务器输入数据还可以包括内容值，所述设置装置还被配置为以类似于上文针对系统所述的方式基于内容值来设置属性值。
所述内容值可以属于内容值的组，该组包括：票据类型、量、值(value)、以及id。可以将所述内容值选择为一个或多个上述值。
票据类型可以例如是股票、债券、互换、期权(option)、或诸如油、能量等任何类型的初级产品。量可以是可适用于上述票据类型的任何类型的量。因此，对于股票而言，其优选地为股票的数目，而对于油而言，其可能是桶，并且对于能量而言，其可能是瓦特、焦耳等。值可以是一个票据的价格，或者是整个订单的值，因此为量*值。Id可以是例如发送订单的参与者的ID。
附图说明
图1是在用于本发明的操作环境下示出的第一实施例副本服务器系统的示意图；
图2A在示意性事件线(event line)上示出用于现有技术副本服务器系统的事件周期(event cycle)；
图2B在示意性事件线上示出根据本发明的副本服务器系统的事件周期；以及
图3是在用于本发明的操作环境下示出的第二实施例副本服务器系统的示意图。
图4在示意性事件线上示出用于本发明的事件周期。
图5在示意性事件线上示出用于本发明的事件周期。
图6举例说明输入数据的结构。
优选实施例的详细描述
图1总体上描绘根据本发明的副本服务系统100。副本服务器系统100包括主副本101，该主副本101尤其是具有用于存储信息的主存储器102、用于识别输入数据的主识别器120、用于配置系统的用户接口122、以及用于处理数据的主处理器103。
主存储器102优选地是已知种类的缓冲存储器，但是还可以包括硬盘存储器、可写CD或DVD盘或用于数据的任何其它已知永久性存储容量。然而，不同于现有技术副本系统，副本服务器系统100通常不会在每个在磁盘上写入数据的事件之后转储清除(flush)(虽然仍可能包括这种情况-但是将减少本发明的大部分积极效果，因为转储清除通常是过程中最限制容量的步骤)。正常转储清除当然可能在缓冲器满时发生(并将是这样)以获得已执行交易的寄存器。
主处理器103可以是任何现有技术中央处理器或在计算机、服务器等中使用的处理器的组合。
此外，副本服务器系统100包括第一辅助副本104和第二辅助副本107。基本上，副本服务器系统100可以包括适合于系统应用的任何数目的辅助副本。第一辅助副本104特别地包括第一辅助存储器105、第一辅助识别器120和第一辅助处理器106，并且第二辅助副本107特别地包括第二辅助存储器105、第二辅助识别器(未示出)和第二辅助处理器106，其全部可以具有用于主副本101的相同类型的组件。在硬件意义上，主副本101和两个辅助副本104、107可以是(且优选地是)相同的。
主副本101和辅助副本104、107在内部经由通信单元110和通信链路111通信。通信单元110还经由通信网络112提供与外部源113的通信。通信网络112可以例如经由以太网LAN、电话、卫星等将不同的通信信道用于不同的外部源113。外部源13可以包括终端、计算机、电子交易所或将由副本服务器系统100处理的数据可能源自其的任何其它设备(一个或多个)。外部源113还从副本服务器系统100接收输出数据。
在使用中，从外部源113接收到的输入数据被经由通信单元110和通信链路111路由到主副本101。然后经由通信单元110和通信链路111从主副本101向辅助副本104、107发送输入数据。优选地，在接收到输入数据时，立即从主副本101发送输入数据。
类似于通信网络112，通信链路111可以包括多种不同类型的有线或无线组件，主要取决于辅助副本104、107的位置。例如，第一辅助副本104可以位于主副本101的附近并使用宽带连接，而第二辅助副本107可以位于远离主副本101处并经由卫星链接到主副本101。
当辅助副本104、107接收到输入数据时，其将生成其已接收到输入数据的确认数据(确认)并将该确认数据发送到主副本101。优选地，在接收到输入数据时立即进行确认。
同时，输入数据被保存在主存储器102中并在主副本101中的主处理器103中进行处理。由此，产生原始输出数据。根据输入数据的属性值，当已在主处理器中处理数据时发送输出数据。如果情况如此，则副本服务器系统充当异步副本服务器系统。然而，如果属性值被设置为安全模式，则在主副本101从辅助副本104接收到确认数据时发送输出数据。因此，在这种情况下，副本服务器系统充当同步副本服务器系统。在一个实施例中，优选地在主和辅助副本中存在被配置为检查输入数据的值的过程。因此，识别器120可以被配置为检查输入数据中的属性值，以便系统基于该属性值来管理输入数据，在本实施例中，已在副本服务器系统外面设置所述属性值。在另一实施例中，识别器120可以基于内容值来赋予属性值，然后基于已被赋予输入数据的属性值来管理输入数据。
与系统如何配置无关，经由通信单元110向外部源113发送原始输出数据。对于副本服务器系统110的安全而言足够的是允许主副本101等待来自辅助副本104、107之一的第一确认。这可以基本上减少等待时间；试比较以上实例，其中位于附近并经由快速宽带通信链路(例如以太网LAN 100MB)连接的第一辅助副本104和远距离定位和/或经由慢速通信链路(卫星)连接的第二辅助副本107。值得注意的是，这将减少用于单独事件或交易的等待时间，即从输入直至输出的时间间隔，而不是每单位时间可操作的交易数目。
一旦主副本101已发送输入数据，则其准备好接收新的输入数据(下一个输入数据)。依照已经描述的内容，一旦主副本101接收到下一个输入数据，则其将下一个输入数据发送到辅助副本104、107并随后继续存储和处理此下一个输入数据。
优选地，外部源113是被配置为发送输入数据的计算机终端。所述外部源优选地包括设置装置121以便对要发送的输入数据设置属性值。设置装置121可以是使得外部源的用户可以手动地设置属性值的键盘。其还可以是计算机中被配置为基于例如输入数据的内容值自动地设置属性值的模块。
图2A示出现有技术异步副本服务器系统的基本操作步骤。
输入数据如线200所示地到达主副本(由事件线201表示)。输入数据被存储在盘上，花费一定的盘写入时间的过程由符号W1表示。此后，输入数据被传输到辅助副本(由事件线202表示)。此过程花费时间，该时间取决于辅助副本位于何处，并表示为网络等待时间N1。再次地，输入数据被写入盘，将第二盘写入时间W2累加到总时间。一旦在辅助副本上也写入了输入数据，则向主副本返回确认(确定)。第二网络等待时间N2加到用于该过程的总时间。最后，主副本可以处理输入数据，这需要处理时间P1，并如标号203所指示地输出结果。
应注意的是事件线201、202不表示为线性实时指示符。例如，写入时间W1、W2通常广泛地长于处理时间P1。图2A和2B意图举例说明本发明的效果和益处而不是服务器副本系统操作的实时调度。
总而言之，写入时间W1、网络等待时间N1、写入时间W2、网络等待时间N2和处理时间P1总计为执行一次操作(交易)所需的累计时间T1＝W1+N1+W2+N2+P1。
并且，在图2A中，以虚线用标号204来指示下一个输入数据。用下一个输入数据(全部用虚线指示)来重复相同的过程，其以数字205所指示的输出数据结束。
在图2B中，一方面，根据US 2006/0020635(通过引用结合)中所描述的现有技术获得时间节省。输入数据在210处指出并到达主副本(由事件线211指示)。输入数据被立即传输到辅助副本(由事件线212指示)，这根据辅助副本的位置花费一定的时间。这里，假设位置与在图2A中相同。因此，需要网络等待时间N1以传输信息。一旦辅助副本接收到输入数据，则向主副本返回确认(应答数据)，导致网络等待时间N2的时间延迟。可以在213处输出已处理数据，即一旦已处理输入数据并从辅助副本接收到确定。
现在转到图3，示意性地描述了副本服务器系统300的第二优选实施例。
副本服务器系统300包括主副本301和辅助副本302。主副本301包括主通信模块303、主存储器304、主识别器320和主处理器305。辅助副本302同样地包括辅助通信模块306、辅助存储器307、辅助识别器330和辅助处理器308。如图1中的第一实施例的情况一样，可以利用使得能够进行通信、存储和处理的任何已知组件。同样地，不同的组件可以是单独单元或集成为一个或多个单元。还可以在副本301、302内包括其它功能。
主通信模块303和辅助通信模块306被链接(通过有线或无线)以使得能够进行主副本301与辅助副本302之间的通信。主通信模块303还可以经由通信链路309(有线或无线)与外部源(未示出)通信。在主副本301出现故障的情况下，辅助副本302将变成新的主副本。在这种情况下，路由器310将使得辅助副本302能够与外部源通信。还可以在主通信模块303和辅助通信模块306中实现路由器310的功能(硬件或软件)。
当输入数据经由通信链路309从外部源到达时，主副本301将向辅助副本302传输输入数据并随后继续将输入数据存储在主存储器304中且在主处理器305中处理输入数据。一旦从辅助副本302接收到应答或确认数据，则可以将已处理数据输出回到外部源。当接收到下一个数据并将其传输到辅助副本302时或者当来自主副本301的信息数据指示已成功地处理输入数据时，辅助副本可以存储并处理输入数据。
在图4和5中，相对于现有技术系统来描述根据本发明的优点的方面。由线216和217示出可以发送输出数据的选项。这些线之间的时滞是用于安全输入数据和快速输入数据的响应时间的时间差。用于快速输入数据的响应是线217。
当输入数据到达主副本时，可能需要一定的处理时间以便检查该订单包括什么属性。
在图6中，举例说明输入数据600的示例。该输入数据可以包括属性值601和内容值602。
通常，当在外部设备113处产生输入数据时，自动地赋予内容值。例如，在交易系统中，当交易者产生订单时，交易应用程序产生包括量和价格的订单。
对于图1中的实施例而言，可应用所有上述功能。还可以进行所示实施例之间的组合。例如，图3中的实施例可以包括用户接口122或多于一个的辅助副本，并且图1中的副本可以全部包括用于副本之间的内部通信的通信装置。
用上文公开的实施例的简单易行的修改，可实现其它实施例。也将它们视为落入随附权利要求所公开的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种自适应副本服务器系统，包括与用于存储信息的主存储器和主处理装置相关联的主副本、以及与辅助存储器和用于在从所述主副本接收到输入数据时产生确认数据的辅助处理装置相关联的辅助副本，其中，所述副本服务器系统被设计为可被配置为根据指令充当异步服务器副本系统和/或同步服务器副本系统。
2.如权利要求1所述的自适应副本服务器系统，其中，所述副本服务器系统被配置为不同地处理不同的输入数据。
3.如权利要求1所述的自适应副本服务器系统，其中，所述副本服务器系统根据包括内容值的输入数据充当异步服务器副本系统和/或同步服务器副本系统。
4.一种用于改进副本服务器系统的方法，所述副本服务器系统包括与用于存储信息的主存储器和主处理装置相关联的主副本，以及与辅助存储器和用于在从所述主副本接收到输入数据时产生确认数据的辅助处理装置相关联的辅助副本，该方法包括步骤：
-接收包括至少一个属性的输入数据，
-在接收到输入数据时将该输入数据从所述主副本传输到所述辅助副本，
-在存储所述输入数据之后在所述主处理装置中处理所述输入数据，由此产生原始输出数据
-基于所述属性，在由所述主处理装置产生所述原始输出数据之后或在从所述辅助副本接收到所述确认数据时发送所述原始输出数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述属性包括以下值中的至少一个：
-安全，
-快速。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述服务器副本系统还包括识别器，所述输入数据还包括内容值，所述识别器被配置为识别输入数据中的内容值并基于该内容值给输入数据中的属性赋值。
7.一种副本服务器系统，包括主副本，该主副本具有与之相关联的主输入端、主输出端、主存储器和主处理器，其被连接到辅助副本，该辅助副本具有与之相关联的辅助输入端、辅助输出端、辅助存储器和辅助处理器，所述主副本被配置为将接收到的包括至少一个属性值的输入数据传输到所述辅助副本，将所述输入数据存储在所述主存储器上，在所述主处理器上处理所述输入数据以产生原始输出数据并基于所述属性值在所述主处理装置中产生原始输出数据时立即发送所述原始输出数据或在从所述辅助副本接收到已接收到所述输入数据的确认数据之后通过所述主输出端来发出所述原始输出数据，并且所述辅助副本被配置为在所述辅助输入端上接收到所述输入数据时生成所述确认数据。
8.如权利要求7所述的副本服务器系统，其中，所述属性值包括以下值中的至少一个：
-安全，
-快速
9.一种副本服务器系统，包括
-主副本装置；
-辅助副本装置；
-用于在内部在所述主副本装置与所述辅助副本装置之间并在外部在所述主副本装置与外部源之间进行通信的装置，用于通信的所述装置被配置为将由所述主副本装置接收到的包括至少一个属性的输入数据传输到所述辅助副本装置；
-用于将所述输入数据存储在所述主副本装置中的装置；
-用于在所述主副本装置中处理所述输入数据，由此产生原始输出数据的装置；
-用于在接收到所述输入数据并经由用于通信的所述装置向所述主副本装置传输所述确认数据时在所述辅助副本装置中生成确认数据的装置；以及
-用于基于属性值在所述主处理装置中产生原始输出数据时立即输出所述原始输出数据或在从所述辅助副本接收到所述确认数据时输出所述原始输出数据的装置。
10.一种用于向服务器系统输入并传送服务器输入数据的计算机终端，所述输入数据包括至少一个属性值，所述计算机终端包括用于设置属性值的设置装置，该属性值将待管理的服务器输入数据限定为安全服务器输入数据或快速服务器输入数据。
11.如权利要求10所述的计算机终端，其中，所述服务器输入数据还包括内容值，所述设置装置还被配置为基于内容值来设置属性值。
12.如权利要求10所述的计算机终端，其中，所述内容值是以下各项中的至少一个：
-票据类型，
-量，
-值，以及
-id。
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