CN103259866B - 一种多点传输dns区文件的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多点传输DNS区文件的方法和系统，在主服务器增加DNS区文件切分模块以及从服务器管理模块，步骤如下：1）在DNS系统中部署多个权威服务器，其中包括一个主服务器、多个从服务器，主服务器周期性地生成DNS区文件并发送给各个从服务器；2）在主服务器上切分DNS区文件后对文件子块进行编号，并根据在主服务器上的注册信息生成从服务器列表；3）主服务器向从服务器列表中的从服务器下达区文件更新命令，同时将从服务器列表发送给从服务器；4）从服务器接到更新命令后挑选邻居节点，选择到邻居节点后进行多节点文件子块下载，完成DNS区文件传输。

Description

一种多点传输DNS区文件的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种DNS区文件传输的方法，特别涉及一种多点传输DNS区文件的方法及系统，属于DNS系统数据传输领域。

背景技术

DNS系统是最为重要的互联网基础资源，它由权威服务器、递归服务器以及客户端组成，权威服务器负责存储区文件，供递归服务器和客户端查询，是DNS信息的源头。递归服务器负责接收客户端（解析器）发送的请求，然后通过向各级权威服务器发出查询请求以获得用户需要的查询结果，最后返回给客户端的解析器。客户端可以直接向权威服务器请求资源记录，但一般通过递归服务器来查询各类资源记录，以提高响应速度。为提高服务的可扩展性及可靠性，一个区一般会部署多个权威服务器，这就涉及到多个权威服务器之间的区文件同步和更新问题。在众多的权威服务器中，有一个为主服务器，其余为辅服务器，主权威服务器根据用户在注册域名时所提交的信息来生成区文件，并周期性将新生成的区文件发送给辅权威服务器。

如图1所示是在现有技术中主服务器和从服务器的示意图，所有从服务器都从主服务器那里下载区文件，这种方式的缺点有：a)、主服务器的带宽压力很大，由于所有从服务器都只能从主服务器那里下载区文件，导致主服务器带宽压力较大，且可能会影响主服务器的其它正常业务；b)、现有区文件传输的耗时较长，在当前方案中，只有主服务器的上载带宽被用来传输区文件，其它从服务器的上载带宽未被使用，造成区文件的传输延时较大；c)、带宽利用率低，在现有方案中，一旦区文件更新因链路暂时不通而中止，下次区文件重传时需重新开始，导致带宽利用率低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种技术方案能够：1）、减轻主服务器的带宽压力；2）、减少区文件的更新延时；3）、提高带宽利用率。本部分为专利申请最重要部分，需要详细提供。

为了达到上述目的，本发明提出一种多点传输DNS区文件的方法，其步骤包括：

1）在DNS系统中部署多个权威服务器，其中包括一个主服务器、多个从服务器，所述主服务器周期性地生成DNS区文件并发送给各个从服务器；

2）在主服务器上切分所述DNS区文件后对文件子块进行编号，并根据在主服务器上的注册信息生成从服务器列表；

3）所述主服务器向从服务器列表中的从服务器下达区文件更新命令，同时将从服务器列表发送给从服务器；

4）所述从服务器接到更新命令后挑选邻居节点，选择到邻居节点后进行多节点文件子块下载，完成DNS区文件传输。

进一步地，邻居节点选定后，所述从服务器从多个邻居节点同时以TCP或UDP方式下载文件子块，当一个区文件的所有文件子块都被下载到本地后，从服务器停止下载，为其它未下载完该区文件的其它从服务器提供上传。

进一步地，所述从服务器的邻居节点包含了该从服务器所缺失的文件子块，所述邻居节点选择其它从服务器或主服务器，并按照如下方法进行挑选：

所述从服务器随机从其它从服务器或主服务器中挑选多个服务器作为其邻居节点，建立一邻居节点列表；

所述从服务器向其所有邻居节点发送一长度为N的二进制序列BufferMap请求，所述BufferMap中每一个二进制数按顺序对应一个文件子块；

所述从服务器同时从多个邻居节点下载相应的文件子块。

进一步地，所述从服务器列表包含了各个从服务器的IP地址及端口，所述更新命令包含了区文件的名字以及文件子块总数目，指示各个从服务器需下载的文件子块；主服务器将所述从服务器列表发送给其他从服务器，使每个从服务器都获得其它各个从服务器的IP地址及通信端口。

优选地，按照如下方法在主服务器上切分所述DNS区文件后对文件子块进行编号：

1）DNS区文件切分模块将完整的区文件切分成N个文件子块，每个文件子块的大小为KMB，设区文件的总大小为H，则H=K×N；

2）同时对文件子块进行编号，编号方式可为：区文件名_子块序号，其中子块序号的值大于等于1且小于等于N。

优选地，所述步骤3）中当有区文件需要更新时，主服务器以普通节点的身份参与区文件的传输，所述主服务器只向其它从服务器上传数据，不进行下载，从服务器既向其它服务器下载数据，也向其它服务器上传数据。

优选地，当一个区文件的所有文件子块都被下载到本地后，从服务器停止下载，所述从服务器为其它仍未下载完该区文件的其它从服务器提供上传。

优选地，所述步骤4）还包括将所述从服务器不需要的节点从该从服务器的邻居节点列表中删除，然后将需要的节点加入其邻居节点列表，同时周期性更新邻居节点。

优选地，所述从服务器接到更新命令后挑选邻居节点时每次优先挑选其邻居节点中数目最少的文件子块；若一个文件子块下载失败，重新下载该文件子块，不对整个区文件进行下载。

本发明还提出一种多点传输DNS区文件的系统，其特征在于，包括一个DNS主服务器和多个DNS从服务器，所述DNS主服务器加载文件切分模块、从服务器管理模块，所述DNS从服务器加载邻居节点关系维护模块和多点传输及调度模块；

所述文件切分模块，用于将DNS区文件进行切分，在主服务器上当区文件生成后，将完整的区文件切分成多个文件子块，同时对文件子块进行编号；

所述从服务器管理模块，负责管理各从服务器并向各从服务器下达区文件更新命令，从服务器在启动时都向主服务器进行注册，生成一个从服务器列表，该列表包含了各个从服务器的IP地址及端口。

所述邻居节点关系维护模块，用于给从服务器挑选提供网络下载的邻居节点，邻居节点为其它从服务器或主服务器，所述邻居节点关系维护模块启动邻居节点更新流程，从服务器将向随机挑选的若干个节点发送BufferMap请求信息，挑选出的节点在收到BufferMap请求信息后将自身的BufferMap发送给相应的从服务器；

所述多点传输及调度模块，用于从邻居节点处下载所需的文件子块，同时为其它邻居节点提供上传服务，当邻居节点选定后，所述多点传输及调度模块就启动下载，从服务器可以从多个邻居节点同时以TCP或UDP方式下载文件子块，同时，当有邻居节点向该从服务器请求文件子块时，该从服务器的多点传输及调度模块将为该请求节点提供上传服务。

本发明的有益效果：

1）、减轻主服务器的带宽压力，主服务器只需将一份区文件副本发送给从服务器即可实现将区文件分发给所有从服务器的目的；

2）、减少了区文件分发延时，由于从服务器的空闲带宽都可以被用来传输区文件，从而使区文件的传输延时大大减小；

3）、提高了带宽利用率，不仅使用了主服务器的上载带宽，还能有效利用从服务器的上载带宽来分发区文件；

4）、减小了文件传输的粒度，提高了传输的成功率。原来，以整个文件作为传输单元，一旦中途传输失败，只得一切重来，浪费了带宽资源。由于整个文件的长度很长，相应地，其下载时间很长，这样更增大了遭受传输失败的概率，而一旦失败，又得启动重传，从而陷入了一个坏循环。而在本发明中，由于文件被切分成文件子块（如1MB），其传输粒度极小，即使传输失败，也只需重传一个文件子块，可避免浪费带宽；同时，由于文件子块的传输时间较短，可避免反复重传。

附图说明

图1是现有技术中主服务器和从服务器的示意图：

图2是本发明主服务器需增加文件切分模块及从服务器管理模块示意图：

图3是本发明从服务器需增加邻居节点关系维护模块及多点传输及调度模块示意图；

图4是本发明多点传输DNS区文件的方法一实施例中主服务器邻居节点维护方法示意图；

图5是本发明多点传输DNS区文件的方法一实施例中从服务器邻居节点维护方法示意图；

图6是本发明多点传输DNS区文件的方法一实施例中BufferMap结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要提出了涉及DNS权威服务器中的主服务器和从服务器的技术方案，在本发明所阐述的方案中，主、从服务器需在现有基础上增加若干个功能模块，具体如下：主服务器需增加DNS区文件切分模块以及从服务器管理模块，如图2所示；从服务器需增加邻居节点关系维护模块及多点传输及调度模块，如图3所示。

以下分别对添加的模块功能进行更详细的说明：

DNS区文件切分模块

图2是本发明主服务器需增加文件切分模块及从服务器管理模块示意图；该模块主要负责将DNS区文件进行切分，以便于数据传输。在主服务器上，当区文件生成后，DNS区文件切分模块将完整的区文件切分成N个文件子块，每个文件子块的大小为KMB(兆字节)，设区文件的总大小为H，则H=K×N。为便于传输，K的值一般较小，比如1MB。同时对文件子块进行编号，编号方式可为：区文件名_子块序号，其中子块序号的值大于等于1且小于等于N。由于主、从服务器都是可控的，故本发明不涉及安全防护技术。

从服务器管理模块

该模块主要负责管理各从服务器并向各从服务器下达区文件更新命令。从服务器在启动时都向主服务器进行注册，这样，主服务器就可生成一个从服务器列表，该列表包含了各个从服务器的IP地址及端口。当有区文件需要更新时，主服务器向从服务器列表中的各个从服务器下达区文件更新命令，更新命令中包含区文件的名字以及文件子块的总数目，以指示各个从服务器需下载哪些文件子块。同时将从服务器列表发送给各个从服务器，这样，每个从服务器都获得了其它各个从服务器的IP地址及通信端口。在收到主服务器下达的文件更新命令后，从服务器开始下载新的区文件。同时，主服务器开始以普通节点的身份参与区文件的传输，与从服务器不同的是，主服务器只向其它从服务器上传数据，而不进行下载；而从服务器既向其它服务器下载数据，也向其它服务器上传数据。

邻居节点关系维护模块

该模块的作用是给从服务器挑选提供网络下载的邻居节点，邻居节点可以是其它从服务器或主服务器，邻居节点一般包含了该从服务器所缺失的文件子块。邻居列表维护模块的工作流程如下：

首先，一个从服务器随机从其它从服务器或主服务器中挑选P（P值的大小与从服务器的数目有关，在小规模网络中其经验值一般为5）个服务器作为其邻居节点，建立一邻居节点列表；

其次，从服务器向其所有邻居节点发送BufferMap请求，该BufferMap为一个二进制序列，其长度为N，其中N即一个区文件的文件子块的数目。BufferMap中每一个二进制数按顺序对应一个文件子块，“1”表示对应的文件存在；“0”表示对应的文件不存在。

这样，从服务器收到其邻居节点所发送的BufferMap后，就可以通过对比自身的BufferMap与其邻居节点的BufferMap来找到存储了自己急需的文件子块的邻居节点；然后，从服务器就可以通过多点传输及调度模块从邻居节点那里下载相应的文件子块了，一个从服务器可以同时从多个邻居节点那里下载文件子块。经过一段时间的下载之后，当前邻居节点可能不再包含从服务器缺失的文件子块，或者当前邻居节点虽然包含从服务器所缺失的文件子块，但由于链路拥塞等原因从服务器无法从该邻居节点处正常下载，这时，邻居节点关系维护模块将启动邻居节点更新流程，从服务器将向随机挑选的若干个节点发送BufferMap请求信息，这些节点在收到BufferMap请求信息后立即将自身的BufferMap发送给相应的从服务器。从服务器收到BufferMap后，就可以找出哪些节点存储了其需要的文件子块以及哪些节点未存储其所需的文件子块。之后，从服务器就会将不需要的节点（包括未存储从服务器所需文件子块或与从服务器网络连通性不好的节点）从其邻居节点列表中删除，然后将其所需要的节点加入其邻居节点列表。一般而言，每个从服务器的邻居节点关系维护模块会周期性更新其邻居节点，例如更新周期可设置为60秒。

多点传输及调度模块

如图3所示是本发明从服务器需增加邻居节点关系维护模块及多点传输及调度模块示意图。该模块的作用是从邻居节点处下载所需的文件子块，同时为其它邻居节点提供上传服务。当邻居节点选定后，多点传输及调度模块就启动下载，从服务器可以从多个邻居节点那里同时以TCP或UDP方式下载文件子块。同时，当有邻居节点向该从服务器请求文件子块时，该从服务器的多点传输及调度模块将为该请求节点提供上传服务。当一个区文件的所有文件子块都被下载到本地后，从服务器将停止下载，但可以为其它仍未下载完该区文件的其它从服务器提供上传。如果一个文件子块因网络等原因下载失败，从服务器只需重新下载该文件子块即可，而无需下载整个区文件。同时，为促进文件子块在从服务器之间的传输，从服务器在下载文件子块时会使用一定的数据调度策略，例如，可使用“稀有优先”策略，即从服务器每次优先挑选其邻居节点中数目最少的文件子块，以促进数据块的快速扩散。下面以一个具体实例来说明发明内容。主服务器的工作流程如图4所示，设区文件的大小为N兆字节，则主服务器的DNS区文件切分模块将区文件切分成N个大小为1MB的文件子块。为便于识别不同的文件子块，将各个文件子块从1开始编号，每个文件子块对应一个唯一的编号，而文件子块的文件名即由区文件名加上其编号组成，具体编号方式为：区文件名_子块序号，其中子块序号的值大于等于1且小于等于N。

从服务器在启动时都向主服务器的从服务器管理模块进行注册，这样，主服务器的从服务器管理模块就可生成一个从服务器列表，该列表包含了各个从服务器的IP地址及通信端口。当区文件的切分及更新完成后，主服务器向从服务器列表中的各个服务器下达区文件更新命令，更新命令中包含区文件的名字以及文件子块的总数目，以指示各个从服务器需下载哪些文件子块。同时，主服务器也将从服务器列表发送给各个从服务器，这样，每个从服务器都获得了其它各个从服务器的IP地址及通信端口。在收到主服务器下达的文件更新命令后，从服务器开始下载新的区文件。同时，主服务器开始以普通节点的身份参与区文件的传输。

区文件更新命令下达后，所有的从服务器与主服务器依据文件子块的可达性信息构造出一个应用层的覆盖层网络。从服务器的工作流程如图5所示，从服务器收到主服务器所发出的区文件更新命令后，立即启动区文件更新流程。首先，从服务器的邻居节点关系维护模块根据主服务器所下发的从服务器列表构造出一个邻居节点列表并周期性依据文件子块的可达性更新该邻居列表，文件子块的可达性是通过周期性地交换BufferMap来实现的。之后，从服务器的多点传输及调度模块便启动文件子块的下载。从服务器工作流程的具体说明如下：

从服务器的邻居节点关系维护模块负责为该从服务器挑选合适的邻居节点，所谓邻居节点，并不是地理位置靠近的节点，而是存储了该从服务器所缺失的文件子块的其它服务器。一旦邻居节点的文件子块都被下载到本地发起请求的从属服务器，从服务器的邻居节点关系维护模块会启动更新流程，以寻找新的邻居节点并淘汰掉旧的邻居节点。在本例中，邻居节点的数目为5，即一个从服务器会同时与5个邻居节点交互数据。

为传递文件子块的可达性信息，服务器之间需相互周期性地交换BufferMap，BufferMap的示意图如图6所示，BufferMap中二进制数的数目与文件子块的相同，且BufferMap中每一个二进制数都按顺序唯一对应一个文件子块，“1”表示对应的文件存在；“0”表示对应的文件不存在。从服务器与其邻居节点之间通过周期性地（比如每5秒）交换BufferMap就可以找出各邻居节点所存储的但自身还缺失的文件子块。然后，从服务器就可以通过多点传输及调度模块从邻居节点那里下载相应的文件子块了，一个从服务器可以同时从多个邻居节点那里下载文件子块。经过一段时间的下载之后，当前邻居节点可能不再包含从服务器缺失的文件子块，或者当前邻居节点虽然包含从服务器所缺失的文件子块，但由于链路拥塞等原因从服务器无法从该邻居节点处正常下载，这时，邻居节点关系维护模块将启动邻居节点更新流程，从服务器将向随机挑选的若干个节点发送BufferMap请求信息，这些节点在收到BufferMap请求信息后立即将自身的BufferMap发送给相应的从服务器。从服务器收到BufferMap后，就可以找出哪些节点存储了其需要的文件子块以及哪些节点未存储其所需的文件子块。之后从服务器就会将不需要的节点从其邻居节点列表中删除，然后将其所需要的节点加入其邻居节点列表。一般而言，每个从服务器的邻居列表维护模块会周期性更新其邻居节点，例如更新周期可设置为60秒。

当邻居节点选定后，多点传输及调度模块就启动下载，从服务器可以从多个邻居节点那里同时以TCP或UDP方式下载文件子块。当一个区文件的所有文件子块都被下载到本地后，从服务器将停止下载，但可以为其它仍未下载完该区文件的其它从服务器提供上传。如果一个文件子块因网络等原因下载失败，从服务器只需重新下载该文件子块即可，而无需下载整个区文件。同时，为促进文件子块在从服务器之间的传输，从服务器在下载文件子块时会使用一定的数据调度策略，例如，可使用“稀有优先”策略，即从服务器每次优先挑选其邻居节点中数目最少的文件子块，以促进数据块的快速扩散。

Claims (9)

1.一种多点传输DNS区文件的方法，其步骤包括：

1)在DNS系统中部署多个权威服务器，其中包括一个主服务器、多个从服务器，所述主服务器周期性地生成DNS区文件并发送给各个从服务器；

2)在主服务器上切分所述DNS区文件后对文件子块进行编号，并根据在主服务器上的注册信息生成从服务器列表；

3)所述主服务器向从服务器列表中的从服务器下达区文件更新命令，同时将从服务器列表发送给从服务器；

4)所述从服务器接到更新命令后挑选邻居节点，选择到邻居节点后进行多节点文件子块下载，完成DNS区文件传输。

2.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，邻居节点选定后，所述从服务器从多个邻居节点同时以TCP或UDP方式下载文件子块，当一个区文件的所有文件子块都被下载到本地后，从服务器停止下载，为其它未下载完该区文件的其它从服务器提供上传。

3.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，所述从服务器的邻居节点包含了该从服务器所缺失的文件子块，所述邻居节点选择其它从服务器或主服务器，并按照如下方法进行挑选：

所述从服务器随机从其它从服务器或主服务器中挑选多个服务器作为其邻居节点，建立一邻居节点列表；

所述从服务器向其所有邻居节点发送一长度为N的二进制序列BufferMap请求，所述BufferMap中每一个二进制数按顺序对应一个文件子块；

所述从服务器同时从多个邻居节点下载相应的文件子块。

4.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，所述从服务器列表包含了各个从服务器的IP地址及端口，所述更新命令包含了区文件的名字以及文件子块总数目，指示各个从服务器需下载的文件子块；主服务器将所述从服务器列表发送给其他从服务器，使每个从服务器都获得其它各个从服务器的IP地址及通信端口。

5.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，按照如下方法在主服务器上切分所述DNS区文件后对文件子块进行编号：

1)DNS区文件切分模块将完整的区文件切分成N个文件子块，每个文件子块的大小为KMB，设区文件的总大小为H，则H＝K×N；

2)同时对文件子块进行编号，编号方式可为：区文件名_子块序号，其中子块序号的值大于等于1且小于等于N。

6.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，所述步骤3)中当有区文件需要更新时，主服务器以普通节点的身份参与区文件的传输，所述主服务器只向其它从服务器上传数据，不进行下载，从服务器既向其它服务器下载数据，也向其它服务器上传数据。

7.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，所述步骤4)还包括将所述从服务器不需要的节点从该从服务器的邻居节点列表中删除，然后将需要的节点加入其邻居节点列表，同时周期性更新邻居节点。

8.如权利要求1所述的多点传输DNS区文件的方法，其特征在于，所述从服务器接到更新命令后挑选邻居节点时每次优先挑选其邻居节点中数目最少的文件子块；若一个文件子块下载失败，重新下载该文件子块，不对整个区文件进行下载。

9.一种多点传输DNS区文件的系统，其特征在于，包括一个DNS主服务器和多个DNS从服务器，所述DNS主服务器加载文件切分模块、从服务器管理模块，所述DNS从服务器加载邻居节点关系维护模块和多点传输及调度模块；

所述文件切分模块，用于将DNS区文件进行切分，在主服务器上当区文件生成后，将完整的区文件切分成多个文件子块，同时对文件子块进行编号；

所述从服务器管理模块，负责管理各从服务器并向各从服务器下达区文件更新命令，从服务器在启动时都向主服务器进行注册，生成一个从服务器列表，该列表包含了各个从服务器的IP地址及端口；

所述邻居节点关系维护模块，用于给从服务器挑选提供网络下载的邻居节点，邻居节点为其它从服务器或主服务器，所述邻居节点关系维护模块启动邻居节点更新流程，从服务器将向随机挑选的若干个节点发送BufferMap请求信息，挑选出的节点在收到BufferMap请求信息后将自身的BufferMap发送给相应的从服务器；

所述多点传输及调度模块，用于从邻居节点处下载所需的文件子块，同时为其它邻居节点提供上传服务，当邻居节点选定后，所述多点传输及调度模块就启动下载，从服务器可以从多个邻居节点同时以TCP或UDP方式下载文件子块，同时，当有邻居节点向该从服务器请求文件子块时，该从服务器的多点传输及调度模块将为该请求节点提供上传服务。