CN103425630A

CN103425630A - 协同系统构架及其一致性维护方法

Info

Publication number: CN103425630A
Application number: CN2012105079294A
Authority: CN
Inventors: 高丽萍; 陈庆奎; 姚一成
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN103425630B

Abstract

本发明的一种协同系统构架及其一致性维护方法，其特征在于，包括：服务部，用于存放数据源，进行文档的区域划分与合并，同时负责Session管理；多个客户部，与服务部相通讯，控制文档的上传/下载过程，并对文档进行区域协同编辑。本发明能够实现将文档按照不同团队的编辑请求划分为互不相交的任务区域，并通过修正本地操作执行广播过程及远程获取执行过程来支持各子文档的一致性，在任务完成后，通过文档合并算法从份文档得到整体一致的共享文档。从而有效地减少使用者之间编辑的相互干扰，消除意愿冲突，提高系统运行效率。

Description

协同系统构架及其一致性维护方法

技术领域

本发明涉及一种计算机支持的协同工作技术领域，特别涉及一种需要分工协作，在实时协同环境下能协同交互优化的系统构架及其一致性维护方法。

背景技术

随着企业信息化程度的提高，越来越多的企业提高了对信息系统的要求，尤其企业全球化的迅速发展，跨地区跨国的项目合作越来越普遍，对群组工作的要求也越来越复杂，依赖性也更高。群体工作中，各工作者因为时间及所处地点的不一致，造成交流及协调的不便。群件就是针对群体工作而发展出来的技术产品，目的在于促进群体的交流合作及资源分享，充分提高群体的工作效率和质量。实时协同系统是群件系统的一个重要分类，它允许多个用户通过网络同时参与一个共享数据对象（文字、图形、媒体等）的编辑和修改。目前该领域的研究主要集中在一致性维护策略、冲突解决、Undo等方面。

一个大型项目的完成离不开团队分工和团队协作，团队分工合作完成一个任务达到最终目标已经成为一种常见的工作模式。由一个团队完成同一个任务，通常会有多个人共同编辑一个文档对象的场景。共享文档的编辑目前主要有两种模式：异步协同及实时协同。异步协同允许多人在时间上分离地对同一个文档进行编辑，并通过加锁、版本控制等机制保证文档的同一个地方不会在同一个时刻被同时修改（例如：RCS、CVS、SVN和GIT等版本控制系统等），但这种解决方案在用户感知和并发度方面存在较大缺陷，只有当用户提交了本地更新版本之后，其他用户（包括同一个工作组的用户）才可能感知到该用户的编辑效果，并申请进行修改。实时协同系统通常采用全复制式架构，各参与用户通过在本地副本立即执行本地操作，并通过操作转发方式通知其他用户来实现文档同步更新。在这种架构下，每个参与用户拥有对共享文档的对等编辑权限，即指：任意用户可以在任意时刻对文档中的任意部分执行任意的编辑操作。这种对等协作模式具有较短的响应时间和较高的并发度，但这种自由编辑模式会使用户之间编辑操作相互干扰，产生大量的意愿冲突，增大一致性维护算法的复杂程度。

发明内容

本发明的目的是克服上述协同系统的不足，提供一种协同系统构架及其一致性维护方法，支持线性文档的多团队分工协作，在保持团队内部高并发的前提下，减少不同团队成员之间的相互干扰，提高算法的执行效率。

本发明的一种协同系统构架及其一致性维护方法，其特征在于，包括：

服务部，用于存放数据源，进行文档的区域划分与合并，同时负责Session管理；

多个客户部，与服务部相通讯，控制文档的上传/下载过程，并对文档进行区域协同编辑。

进一步，本发明的协同系统构架及其一致性维护方法，还可以具有这样的特征：

其中，Session管理包括Session启动以及向多个客户部提供文档上传/下载功能。

其中，多个客户部还分别具有CoEdit Kernel模块，用于接活用户界面信息，处理并广播给其他客户部，同时接收来自其他客户部的操作消息，处理转换并在本地应用程序中执行。

其中，多个客户部使用Full2Partition_Op函数和Partition2Full_Op函数对文档进行区域协同编辑；

服务部使用Merge（V）：V’函数对经过区域协同编辑后的文档进行文档合并。

进一步，本发明的协同系统构架及其一致性维护方法，包括如下步骤：

（1）多个用户分别在多个客户部进行身份验证，查看服务部中的文档列表，选择文档，并向服务部提出区域协同编辑的请求。

（2）服务部根据请求，对文档进行区域划分，并将划分的结果返回给各个客户部。

（3）多个客户部之间构建P2P连接。

（4）每个客户部在本地产生一个操作并在各个区域执行后，得到若干个区域操作。每个客户部根据其所获知的同组内其他客户部的信息，选择向所诉其他客户部广播这些区域操作。

（5）客户部在收到远程信息后，通过Full2Partition_Op函数和Partition2Full_Op函数对文档进行区域协同编辑。

（6）客户部在完成步骤（5）后，向服务部提交Endedit的请求。

（7）服务部在接收完所有客户部的请求后，分别回应Commit消息，通知客户部上传完成区域协同编辑后的文档。

（8）服务部对上传的文档通过Merge（V）：V’函数，进行文档合并。

发明作用与效果

本发明的协同系统构架及其一致性维护方法，设计了支持团队分工的系统整体架构及协同工作流程，通过修正本地操作产生发送过程及远程操作的接收执行过程实现分文档的一致性，并通过文档归并得到整体文档的一致性。有效地减少使用者之间编辑的相互干扰，消除意愿冲突，提高系统运行效率。

附图说明

图1：本发明的协同系统构架及其一致性维护方法的系统架构；

图2：本发明的团队分工的实时协同流程描述

图3：本发明的协同系统构架的一致性维护方法流程图；

图4：本发明的文档区域划分实例；

图5：本发明的一个包含3个站点的团队分工协同实例；

图6：文档分治之后的子文档结构；

图7：本发明的进行区域划分之后得到的3个协作团队；

图8：本发明的包含4个站点团队分工协作的案例。

具体实施方式

以下结合图1~图8对本发明进行详细说明，但本实施例并不限定本发明的范围。

图2：本发明的团队分工的实时协同流程描述

图3：本发明的协同系统构架的一致性维护方法流程图；

图4：本发明的文档区域划分实例；

图5：本发明的一个包含3个站点的团队分工协同实例；

图6：文档分治之后的子文档结构；

图7：本发明的进行区域划分之后得到的3个协作团队；

图8：本发明的包含4个站点团队分工协作的案例。

如图1所示，一种协同系统构架及其一致性维护方法，其特征在于，包括：

如图2、图3所示，本发明的协同系统构架及其一致性维护方法，包括如下步骤：

（3）多个客户部之间构建P2P连接。

（4）每个客户部在本地产生一个操作，并在各个区域执行后，得到若干个区域操作。每个客户部根据其所获知的同组内其他客户部的信息，选择向所诉其他客户部广播这些区域操作。

团队任务划分的目标是将文档按照用户的编辑需求划分为若干个互不相交的区域，并在每个站点储存这些信息，以方便站点确定其本地操作远程广播的范围。每个站点需要维持两方面的信息：1）共享文档的分块信息；2）每个分块上共同参与编辑的团队成员的信息为了定义文档的区域标识，我们首先将文档影射为线性结构模型，对文档按照用户的编辑任务请求进行划分之后，将区域顺序号作为文档区域的唯一标识。每个区域划分记录本区域所在的起始位置、区域长度以及参与编辑该区域的站点集合。区域划分的结构体定义如下：

对共享文档任务划分的工作原理如下：首先将用户任务划分请求按照由小到大的顺序进行排序；排序之后的结果两两配对，处理边界点，形成区域划分；在区域划分结构体数组中存储这些信息；并计算每个请求站点所处的区域划分点。团队任务划分算法请见函数11。

图4描述了一个任务划分的实例。一个有三个任务划分（Start1,End1,Start2,End2,Start3,End3）请求的文档，经过排序后，得到有序序列<Start1,Start2,Start3,End2,End3>，之后经过两两配对，得到4个区域划分P1,P2,P3,P4。

如图5～图7所示本实施例针对线性文档定义四类基本操作，其中前两类属于全局操作，后两类属于区域操作：

1）Insert[P,S]:在位置P插入字符串S

2）Delete[P,N,S]:从位置P开始删除长度为N的字符串S

3）Insert[Partition,P,S]:在区域划分Partition的位置P处插入字符串S

4）Delete[Partition,P,N,S]:删除区域划分Partition中从位置P处开始长度为N的字符串S

在区域操作中添加一个用于标识文档划分的参数Partition。例如，团队内编辑一个长度为1000字节的文档，如果该文档拥有两个区域划分：1-499，500-1000。则在第501位置插入字符串”abc”，则其全局操作为Insert[501,”abc”]，区域操作为Insert[Partition2,2,“abc’]。全局操作只在本地执行，在广播给其它组内站点之前，该操作必须首先经转换成区域操作。函数2描述了全局操作向局部操作的转换过程。

每个站点都维护了共享文档的区域划分结构。尽管每个操作都只涉及到一个区域，但在该区域的操作执行之后整个区域文档结构的信息也需要随之会发生改变。因为它是后续操作产生之后判断其所在划分块及操作分发的依据。如果不修改这些区域划分信息，新的全局操作产生后就无法正确获知该操作的作用区域。过程1描述了操作执行之后，区域划分的维护过程。函数3描述了区域操作向全局操作的转换过程。

操作执行及分发是保证各个站点区域一致性的关键。这个模块同时处理本地操作的执行发送（过程2）及远程操作的接收处理执行（过程3）两大部分。

档合并的基本思想是：如果文档被分成M块，在服务器保存了所有分块的划分信息P₁,…,P_M，则从P_i中可以获取到拥有第i个分块最新版本的站点集合，任选其中一个站点上传至服务器的版本V_i，组合所有的V，即可得到最终的完整的文档状态。

Merge(V):V’函数如下：

如图8所示，以下是多个用户协同编辑的一个例子：

考虑软件开发过程中，多个程序设计人员针对某个共享程序文件进行协同编辑的过程。假设程序文件的初始状态为:

假设同时进行文档编辑工作的用户有4个。User1作为项目负责人可以对整个文档进行编辑，User2和User3作为代码编写工程师分别负责对function1和function2模块及文件注释模块进行编辑，User4作为测试工程师负责对function1和function2进行编辑和修改。

协同开始前，各客户端向服务器端提交分区编辑请求：User1:1-150，User2:1-100，User3:1-26,101-150，User4:27-150。服务器端调用Partition_Construct()过程，得到如下区域划分结构，并将此信息转发给各客户端，之后各客户端之间构建如图6所示的P2P连接，并开始协同编辑过程。

假设各站点发出了如图8所示的操作，由于这些操作是全局操作，其必须经过操作处理及操作转发才能在各分块正确执行。以下以站点4为例描述各操作在该站点的执行过程。

1)站点4产生操作O₂，其首先调用Full2Partition_Op函数，将全局操作O₂转换为区域操作：O₂'=Ins[partition3,8,"int xx"]，更新文本块Text₃，并调用Partition_Maintain(O₂')过程更新本地站点的区域划分结构为：

之后，根据Partition3中的站点信息，操作O₂’被转发给站点1和站点3；

2)站点4接收到来自站点2的操作O₁’=Ins[partition2,1,”pubblic”]，由于在partition2上不存在与O₁’操作并发的操作，也不存在因果先序于O₁’但尚未执行的操作，故其满足执行条件。首先调用Partition2Full_Op()函数，将O₁’转化为O₁’’=O₁，执行O₁’’并更新本地站点的区域划分结构为：

3）站点4产生操作O₄，其首先调用Full2Partition_Op函数，将全局操作O₄转换为区域操作：O₄'=Del[partition2,3,1,″b"]，更新文本块Text₂，并调用Partition_Maintain(O₄')过程更新本地站点的区域划分结构为：

4)站点4接收到来自站点2的操作0₃’=Ins[partition2,8,””]，由于在partition2上存在与O3’相互并发的操作O₄’，O₃’首先要针对O₄’执行操作转换，变成O₃”=Ins[partition2,7,””]，之后调用Partition2Full_Op()将 O₃”转化为O₃’”=Ins[33,””]，在全局文本上执行O₃”’，并调整区域划分结构为:

5）站点4接收到来自站点1的操作O₅’=Del[partition3,12,2,”xx”]。该操作在partition3上满足执行条件，其首先调用Partition2Ful l_Op()函数，得到O₅’’=Del[119,2,”xx”]，在全局文档上执行该操作，并调整区域划分结构为：

操作执行完成后，在站点4上文档状态更新为：

站点1，2，3的中各操作的执行过程与之类似，读者可参照站点4的情况自行分析。本例中，由于站点1参与了所有区域的编辑工作，故站点1上的文档副本即为最终的全局文档状态

实施例作用与效果

本实施例中的一种协同系统构架及其一致性维护方法，能够实现将文档按照不同团队的编辑请求划分为互不相交的任务区域，并通过修正本地操作执行广播过程及远程获取执行过程来支持各子文档的一致性，在任务完成后，通过文档合并算法从份文档得到整体一致的共享文档。从而有效地减少使用者之间编辑的相互干扰，消除意愿冲突，提高系统运行效率。

Claims

1.一种协同系统构架及其一致性维护方法，其特征在于，包括：

多个客户部，与所述服务部相通讯，控制所述文档的上传/下载过程，并对所述文档进行区域协同编辑。

2.根据权利要求1所述的协同系统构架及其一致性维护方法，其特征还在于：

其中，所述Session管理包括Session启动以及向所述多个客户部提供文档上传/下载功能。

3.根据权利要求1所述的协同系统构架及其一致性维护方法，其特征还在于：

其中，所述多个客户部还分别具有CoEdit Kernel模块，用于接活用户界面信息，处理并广播给其他所述客户部，同时接收来自其他所述客户部的操作消息，处理转换并在本地应用程序中执行。

4.根据权利要求1所述的协同系统构架及其一致性维护方法，其特征还在于：

其中，所述多个客户部使用Full2Partition_Op函数和Partition2Full_Op函数对所述文档进行所述区域协同编辑；

所述服务部使用Merge（V）：V’函数对经过所述区域协同编辑后的所述文档进行所述文档合并。

5.根据权利要求1所述的协同系统构架的一致性维护方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）多个用户分别在所述多个客户部进行身份验证，查看所述服务部中的文档列表，选择所述文档，并向所述服务部提出区域协同编辑的请求。

（2）所述服务部根据所述请求，对所述文档进行所述区域划分，并将划分的结果返回给各个所述客户部。

（3）所述多个客户部之间构建P2P连接。

（4）每个所述客户部在本地产生一个操作并在各个区域执行后，得到若干个区域操作。每个所述客户部根据其所获知的同组内其他客户部的信息，选择向所诉其他客户部广播这些区域操作。

（5）所述客户部在收到远程信息后，通过所述Full2Partition_Op函数和所述Partition2Full_Op函数对所述文档进行所述区域协同编辑。

（6）所述客户部在完成步骤（5）后，向所述服务部提交Endedit的请求。

（7）所述服务部在接收完所有所述客户部的所述请求后，分别回应Commit消息，通知所述客户部上传完成所述区域协同编辑后的所述文档。

（8）所述服务部对上传的所述文档通过所述Merge（V）：V’函数，进行所述文档合并。