CN103430511B - 在包括多个设备的对等网络中复制数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复制数据，尤其涉及在移动设备的对等网络中复制数据。每一个设备都存储多个数据项。当两个设备进入范围内时，依赖于数据项已经被其他设备请求的程度和（b）数据项在其他设备上被复制的程度做出有关是否复制数据的决定。以这种方式，同时考虑数据项的需求和供应。

Description

在包括多个设备的对等网络中复制数据的方法和设备

技术领域

本发明涉及数据的复制，特别是在对等网络中数据的复制。

背景技术

在对等网络中，如移动设备的机会网络，当携带设备的两个用户移动进入范围之内时，设备开始彼此通信联系。当此情况发生时，设备可以复制数据项到其他设备。某个数据项被复制得越广泛，即，保存某个数据项的设备的数量越多，该数据项就越有可能在被范围内的另一个设备请求时可用。因此，一方面，一方面广泛地复制数据可以是有益的，因为随后可以更容易地访问它。然而，在另一方面，存储器是一种有限的资源。

发明内容

因此，当两个设备进入范围时，决定复制或以其他方式传输数据是一个重要的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种在包括多个移动设备的对等网络中复制数据的方法，每个设备存储多个数据项，该方法包括以下步骤：在第一设备和第二设备之间形成连接；以及将存储在第一设备上的数据项的拷贝发送到第二设备，依赖于(a)数据项在其他设备上被请求的程度和(b)数据项在其他设备上被复制的程度。

由于发送同时依赖于(a)数据项在其他设备上被请求的程度和(b)数据项在其他设备上被复制的程度，因此可以在广泛复制数据的需要和节省存储器的需要之间取得平衡。

根据本发明的另一个方面，提供了一种移动设备14，包括：处理器设施，用于处理数据；存储器，用于存储多个数据项；以及用于发送和接收数据项的传输级，处理级被布置为依赖于(a)数据项在其他设备上被请求的程度和(b)数据项在其他设备上被复制的程度执行发送数据项决定。

附图说明

现在将参照下面的附图，通过示例(仅用作示例)的方式，对本发明进行说明，附图中：

图1示出了根据本发明的通信系统10；

图2示出了移动设备；以及

图3示出了跟踪者服务器。

具体实施方式

图1示出了通信系统10，它包括多个移动设备12a，12b，12c，12d和跟踪服务器14。图2中更详细地示出了移动设备12中的一个。移动设备12中的每一个都配备有短距离模块16以短距离无线模式进行通信，例如使用蓝牙协议。每个设备还具有长距离模块18，用于以长距离无线模式与有线网络的多个基站之一(未示出)进行通信，例如使用GSM，以在跟踪服务器14和每个设备之间形成相应的通信信道20。通常情况下，移动设备是具有电话功能的手持设备。有线网络可以是互联网的一部分。

移动设备可以使用它们的长距离模块18通过有线网络彼此间接通信。然而，当在彼此范围内时，移动设备也可以以短距离模式通过短距离无线链路19彼此直接通信，该范围一般是几米，通常小于10米。由于移动设备被它们各自的用户携带四处移动，因此不同的设备会移入和移出彼此的范围，这样使得在网络级别，设备之间的连接随着时间以可视为是随机、不确定或至少是很难预测的方式变化。也就是说，设备之间的连接以临时(ad hoc)方式形成。

当两个移动设备进入彼此范围时，即开始连接时，每一个都可以与另一个以机会方式进行数据交换：即，每个设备都可以利用由其他设备接近提供的机会。以这种方式，移动设备可视为形成机会网络或ad hoc网络，每个设备在网络中都用作对等体。

返回图2，每个移动设备12都具有可操作地连接到长和短距离模块16,18的数据处理级22，以对从其接收的数据进行处理，并准备用于发送的数据。数据处理级具有用于分别执行操作和存储包括内容数据的数据的处理器设施24和存储器26。

在长距离模式中，每个移动设备都可以通过基站连接到互联网。在互联网内，放置有一个或多个服务器(未示出)，移动设备可以从这些服务器访问内容。(替代性地或附加性地，移动设备可以具有其他的通信模式(如，以太网或其他电性连接)或其他的无线模式(如，用于连接到互联网的WiFi))。因此，用户可以以长距离模式从互联网下载内容，如多媒体数据(例如，包括视频数据、音频数据或两者)，并随后使用短距离通信以机会方式在它们之间传递内容。

将通信系统10视为由在彼此之间进行通信的移动设备形成的机会网络，可能存在给定的设备(或其用户)想要获取特定文件的情况。显然，存储该文件的其他设备的数量越多，给定的设备连接到另一个存储该文件的设备的可能性就越大。因此，平均来说，如果文件的拷贝存储在许多设备之上，那么给定的设备能够获取该文件所需要的时间就会减少。然而，由于存储器的有限性，将文件复制或存储在许多不同的设备上意味着用于存储其他文件的剩余空间将变少。

另外，有些文件可能复制不足，即对这些文件的需求超过它们的供应(用这些文件被复制的程度(extent)表示)。相反地，其他可能会复制过多，即供应超过需求。

在一个实施例中，通过保持跟踪需求(对每个文件的请求)和供应(即，存储在系统中的文件拷贝数量)来监测每个文件的供应需求比。这可以以集中方式在跟踪服务器14处实现，或者以分散方式在每个设备12处实现。相对于需求的供应用传输值(transfervalue)表示。当传输值等于0时，这视为平衡点(neutral point)。当传输值为正值时，认为文件复制不足或稀疏，而负值表示复制过多。传输值，在本说明书中也引用为“过度请求值”，可以视为是请求相对于文件复制过度的指示。

依赖于该传输值(或等价地，基于供应需求比)做出有关是否将某个文件从一个设备发送或复制到另一个设备的决定。由于数据文件的传输值代表该文件的需求供应比，因此在确定文件是否应该复制时，使用传输值，它从一个设备发送到另一个设备，用于使得平均来说复制不足的文件被更多地复制，复制过多的文件被更少地复制。

由于对系统中给定的数据文件的拷贝数量进行了监测，例如用计数器设备，例如，通过递增或递减计数器值，将保存文件的设备进入系统和从系统退出考虑进去。

图3更详细地示出跟踪服务器14。跟踪器服务器14包括用于分别处理和储存数据的处理器28和存储器30。跟踪服务器被布置为维护(keep)存储器中的一个表格，在该表格中，存储在系统中的每一个文件都与被映射到(ⅰ)表示保存该文件的拷贝的设备数量的复制值以及(ii)表示请求得到该文件的请求数量的请求值的ID相关联。

在一个实施例中，当移动设备请求从另一个移动设备获得给定的文件时，请求的移动设备会通过通信信道20向跟踪服务器发送请求更新消息。作为响应，跟踪服务器通过将值增加1更新该文件的请求值。同样地，当某个设备从另一个设备接收到文件拷贝时，接收的移动设备向跟踪服务器发送复制更新消息，响应于此，跟踪服务器通过将请求值增加1更新已经复制的文件的复制值。同样，如果移动设备删除某个文件，那么向跟踪服务器发送更新消息，允许跟踪服务器将该文件的复制值减去1。进入系统的移动设备被配置为发送更新消息，通知跟踪服务器文件它存储的文件，响应于此，跟踪服务器将每个文件的复制值增加1。

以这种方式，每个文件的复制值可视为是根据某个文件是否被复制或删除而递增或递减的单个计数器。每个文件的请求值也可视为是在每次做出请求时递增的计数器，请求值每隔一段时间重置。

下面示例了两个移动设备(下文中称为设备A和设备B)通过短距离链路通信连接的情况。设备A有存储在其存储器中的分别标为u、v和w的文件。设备A尝试获得文件z。设备B有分别标为w、x和y的文件，并尝试获得文件u。跟踪服务器以上述方式维护每个文件u、v、w、x、y、z相应的复制值p_u、p_v...p_z和相应的请求值q_u、q_v...q_z的估计。该跟踪服务器广播在其表格中的当前频率值和当前复制值。与移动设备保存的一个或多个文件对应的值被该设备获取，并加载到存储器中，以用于做出文件复制或替换的决定。

当设备A和B开始连接时，执行以下的步骤。

设备A检查(通过发送消息给设备B以确定)设备B是否能够提供想要的文件，即文件z。由于设备B没有文件z，所以它返回否定的答复，设备A执行下列进一步的步骤。

设备A计算每个文件的过度请求，该数量由所有文件的excess_u＝q_u-K p_u，excess_v＝q_v-K p_v...给定，其中K是标称缓存大小，这里为3。

然后，设备A确定是否存在设备B可以提供的、有比设备A目前保存的文件之一更高的过度请求级别的文件。

在本示例中，在设备B保存的文件之中，文件y是具有最大过度值(excess_y>excess_w且>excess_x)的文件。文件u是设备A保存的文件中具有最小过度值的文件(excess_u<excess_v且<excess_w)。设备A被配置为当且仅当excess_y>excess_u时，从B获取文件y，并将其放入存储器替换文件u。

如果设备A没有设备B请求的文件，那么设备B将遵循与上面关于设备A说明的相同的逻辑。然而，由于设备A确实有B请求的文件，那么B只需下载文件u并离开系统，而不必更新其相关的复制值或做任何其他的缓存更新，除了倾倒(dump)任意文件以释放空间用于获取想要的文件u。

随后，设备A和设备B发送相关的更新消息给跟踪服务器，表明哪些文件被请求，哪些文件被复制，以使得跟踪服务器能够更新每个被传输和被请求的文件的复制值和请求值。

在第二实施例中，不是集中保存和更新请求值和复制值，单个设备维护它们自己对其文件的请求值和复制值的估计。因此，取代跟踪服务器维护复制值p_u，p_v...p_z和请求值q_u，q_v...q_z，设备A将维护它对这些值的估计。也就是说，对于所有文件u、v、w、x、y、z，设备A在其存储器中维护这些文件的复制值的估计p_u(A)，p_v(A)，…，p_z(A)以及请求值的估计q_u(A)，q_v(A)，…，q_z(A)。同样，对于所有文件u、v、w、x、y、z，设备B在其存储器中维护这些文件的复制值的估计p_u(B)，p_v(B)，…，p_z(B)以及请求值的估计q_u(B)，q_v(B)，…，q_z(B)。

设备A和B在确定是否复制某个文件时执行的步骤与第一实施例中执行的那些步骤实质上是相同的。然而，当设备A计算每一项的过度请求时，这是使用设备A维护的估计而不是使用来自跟踪服务器的值实现的。同样地，如果设备B计算每一项的过度请求，那么这是使用设备B维护的估计实现的。

此外，在将文件y放入存储器替换u之后，设备A将更新其估计：例如：p_u(A)＝p_u(A)+r(0-p_u(A))，其中r是预定义参数，引入0是因为遇到的设备B没有项u，…p_w(A)＝p_w(A)+r(1-p_w(A))，其中引入附加项1是因为遇到的用户B有项w，针对请求率执行类似的更新。

虽然上面的描述涉及文件传输，但是其他的数据实体也可以以相同的方式传输；即，相同的考虑可以应用到其他的数据实体，如数据包、对象或数据块。文件可以包含视听数据，即内容，如电影。然而，文件可以是图像、音频数据或其他数据。

在一个实施例中，估计被用来评估有多少用户存储给定的数据项，以及有多少用户请求获得该给定的数据项。在一个实施例中，每个移动设备周期性地向跟踪服务器报告此信息(当它们进入或离开系统时，或当它们改变它们的内容时)。因此，服务器能够跟踪这些值，减少了对这些值进行估计的需要。

在另一个实施例中，服务器周期性地连接/采样所有节点的一小部分，即移动设备(例如，1-10％)，并询问它们存储了什么和它们请求获得什么。这给予跟踪服务器真实值的估计。

跟踪服务器将这些公开提供给用户，用户可以在他们需要的任何时候与服务器连接并获知这些信息。

综上所述，提供以下补充意见：我们考虑每一个都希望获得某些其他的移动用户存储的内容的场景，即所谓的移动对等系统。获取该内容的一种方式是通过遇到存储它的另一个用户，并通过无线传输(例如，通过WiFi或蓝牙)获取它。移动用户在获取到他们感兴趣的内容之后可以立即退出系统。

当两个用户遇到对方，但他们都没有存储另一用户感兴趣的内容时，这些用户仍然可以选择交换一些他们目前存储的内容。他们这样做的目的是为了增加稀疏的内容项副本的数量，从而允许其他用户快速获取这些内容项。

这就产生了以下问题：系统中哪些内容项是稀疏的，哪些内容项是丰富的，以及这些信息应该如何被用来确定在移动用户机会性地遇到对方时他们应该如何交换内容。

具体地说，本发明的系统旨在说明(a)一种用于确定系统中哪些项是“稀疏”的方法，以及(b)一种使用此信息来指导移动用户在他们遇到其他移动用户时应该如何复制他们存储的内容。

我们的系统包括一种设备或模块，跟踪(a)目前有多少用户正在请求给定的内容项及(b)有多少用户存储该项。我们把这种设备称为“跟踪器”。跟踪器使用此信息将数值与目前系统中用户请求的每一项相关联，正数值表示该项是“复制不足”或“稀疏的”，负数值表示该项是“复制过多”或“丰富的”。这些数值通过跟踪器广播给移动用户。移动用户随后使用这些值来确定他们在遇到后是否应该用通过他们遇到的用户获取的项替换他们存储的项之一，或反过来，将他们的项之一传输给其他用户。

从上面可以看出，本发明的实施例涉及数据复制，特别是移动设备对等网络中的数据复制。每个设备都存储多个数据项。当两个设备进入范围时，依赖于数据项被其他设备请求的程度和(b)数据项被复制到其他设备的程度，做出有关是否复制某个数据项的决定。以这种方式，可以同时考虑某个数据项的需求和供应。

Claims (16)

1.一种在包括多个设备的对等网络中复制数据的方法，所述设备包含存储器，每一个设备都存储多个数据项，所述方法在第一设备处包括：

检查第二设备是否能够提供第一设备想要的数据项；

当第二设备不具有第一设备想要的数据项时，计算每个数据项的传输值；

确定是否存在第二设备能够提供的、有比第一设备目前保存的数据项之一更高的传输值的一个或多个数据项，数据项的每个传输值由以下确定：

(a)数据项在其他设备上被请求的程度，以及

(b)数据项在其他设备上被复制的程度，

将存储在第二设备上的、并且具有最大传输值的数据项的拷贝发送到第一设备。

2.如权利要求1所述的方法，其中第一设备被配置为：

从第二设备获得具有最大传输值的数据项，以及

当且仅当所获得的数据项的传输值比存储在第一设备中的、具有最低传输值的数据项的传输值更高时，用所获得的数据项替换存储在第一设备中的、具有最低传输值的数据项。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述传输值是标量。

4.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中给定数据项的传输值与对所述数据项请求的程度和所述数据项复制的程度之间差异的度量有关。

5.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中数据项在其他设备上被请求的程度由对所述数据项的请求的数量确定。

6.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中数据项在其他设备上被复制的程度由保存所述数据项的拷贝的设备的数量确定。

7.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中对网络中某一数据项的拷贝的数量进行监测，并且其中当具有所述数据项的设备进入或离开网络时，更新所述数量。

8.如权利要求7所述的方法，每当具有所述数据项的设备分别进入或离开网络时，计数器就递增或递减。

9.如权利要求1-2中任何一项所述的方法，其中设备能够相互形成临时 连接。

10.一种在包括多个设备的对等网络中复制数据的第一设备，包括：

处理器，用于处理数据；

存储器，用于存储多个数据项；以及

用于发送和接收数据项的发送级，

其中，该处理器被配置为：

检查第二设备是否能够提供第一设备想要的数据项；

当第二设备不具有第一设备想要的数据项时，计算每个数据项的传输值；

确定是否存在第二设备能够提供的、有比第一设备目前保存的数据项之一更高的传输值的一个或多个数据项，每个传输值由以下确定：

(a)数据项在其他设备上被请求的程度，以及

(b)数据项在其他设备上被复制的程度，

将存储在第二设备上的、并且具有最大传输值的数据项的拷贝发送到第一设备。

11.如权利要求10所述的第一设备，其中所述处理器进一步被配置为：

从第二设备获得具有最大传输值的数据项，以及

当且仅当所获得的数据项的传输值比存储在第一设备中的、具有最低传输值的数据项的传输值更高时，用所获得的数据项替换存储在第一设备中的、具有最低传输值的数据项。

12.如权利要求10或11所述的第一设备，其中所述传输值是标量。

13.如权利要求10-11中任何一项所述的第一设备，其中给定数据项的传输值与对所述数据项请求的程度和所述数据项复制的程度之间差异的度量有关。

14.如权利要求10-11中任何一项所述的第一设备，其中数据项在其他设备上被请求的程度由对所述数据项的请求的数量确定。

15.如权利要求10-11中任何一项所述的第一设备，其中数据项在其他设备上被复制的程度由保存所述数据项的拷贝的设备的数量确定。

16.如权利要求10-11中任何一项所述的第一设备，其中对网络中某一数据项的拷贝的数量进行监测，并且其中当具有所述数据项的设备进入或离开网络时，更新所述数量。