CN104935632A - 一种基于cifs协议的加速方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于CIFS协议的加速方法及系统，包括加速节点接收到文件请求后，若本地缓存文件中存在所要的文件数据且本地缓存文件没有过期，则从本地缓存文件中读取所要的文件数据；若内存缓存块中存在所要的文件数据，则从内存缓存块中读取所要的文件数据；否则，增大请求大小，在接收到源站的响应数据后，更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中；最后响应原始请求大小的数据给客户端。本发明的基于CIFS协议的加速方法及系统通过数据的预取和缓存，有效减少客户端与源站间直接数据传输的来回次数，加速了数据传输。

Description

一种基于CIFS协议的加速方法及系统
技术领域
本发明涉及网络数据透明传输加速技术，特别是涉及一种基于CIFS协议的加速方法及系统。
背景技术
CIFS(Common Internet File System，通用网络文件系统)是微软的Windows主机间通过网络进行文件共享的服务，通常称之为网上邻居。一般来说，CIFS可以看做是应用程序协议，如文件传输协议和超文本传输协议的一个实现。CIFS使用客户端/服务器模式。具体地，客户端请求远在服务器上的服务器程序为它提供服务。服务器获得请求并返回响应，使得位于客户端的用户可以像访问本地文件一样读写远程主机的文件，并且能够和其他用户进行文件共享和协作。
CIFS是公共的或开放的SMB(Server Message Block)协议版本，并由Microsoft使用。SMB协议是局域网上用于服务器文件访问和打印的协议。CIFS协议与SMB协议一样，在高层运行，TCP/IP协议运行在底层。CIFS协议的头格式如图1所示。
NFS(Network File System，网络文件系统)是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。
在众多协议中，CIFS协议与NFS(Network File System，网络文件系统)最为相像，但还是存在以下差异：
(1)CIFS为面向网络连接的共享协议，对网络传输的可靠性要求高，常使用TCP/IP协议；而NFS是独立于传输的，可使用TCP协议或UDP协议；
(2)NFS要求客户端必须安装专用软件；而CIFS集成在操作系统内部，无需额外添加软件；
(3)NFS属无状态协议，而CIFS属有状态协议；NFS受故障影响小，可以自恢复交互过程，CIFS则无法做到；CIFS的传输效率优于NFS，没用太多冗余信息传送；
(4)NFS和CIFS都需要进行文件格式转换；NFS保留了unix的文件格式特性，如所有人、组等等；而CIFS则完全按照winows的风格。
参照图2和图3，现有技术中采用透明加速对数据进行处理的流程如下：
1)客户端1向作为边缘节点的加速服务器2上传数据；
2)加速服务器2使数据经过应用加速网络3传输到离源站最近的加速服务器3，再由加速服务器3传输至源站4；
3)源站4再发送响应数据给离源站最近的加速服务器3，并将数据按照原路返回至客户端1。
然而，上述的处理方式存在以下弊端：
(1)客户端需要多次上传或者下载同一个文件，由于应用加速网络不解析应用层协议，只进行透明传输，故每次都需要传输完整的数据，传输时间长；
(2)客户端每次仅能请求16K的数据块，需请求多次，并且每个数据块都需要确认，来回时间消耗过多；
(3)现有的CIFS协议应用场景主要是在文件共享上，意味着大部分的请求只是请求文件而已，并且文件一般是未被改动过的，或者改动频率很小，从而无法充分利用缓存的优势来增加系统的响应速度，并且在多用户同时访问同一个文件的情况下容易产生卡住的现象。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于CIFS协议的加速方法及系统，通过提取客户端请求并修改请求数据的大小并发往下一节点，并根据CIFS协议，在客户端请求数据的时候指定请求数据大小和数据偏移量，从而通过增大请求大小来实现预取功能，减少客户端与源站间直接数据传输的来回次数。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于CIFS协议的加速方法，用于实现客户端与源站间的数据传输；其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、加速节点接收客户端发送来的文件请求；步骤S2、判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S5；步骤S3、判断本地缓存文件是否过期；若否，转入步骤S4；若是，转入步骤S7；步骤S4、从本地缓存文件中读取所要的文件数据，转入步骤S9；步骤S5、判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S6；若否，转入步骤S7；步骤S6、从内存缓存块中读取所要的文件数据，转入步骤S9；步骤S7、增大请求大小，并转发至下一节点直到源站；步骤S8、接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中；步骤S9、响应原始请求大小的数据给客户端。
根据上述的基于CIFS协议的加速方法，其中：所述步骤S3中，所述加速节点发送请求到源站来获取所要的文件的文件属性信息，并根据所述文件属性信息来判断本地缓存文件是否过期。
根据上述的基于CIFS协议的加速方法，其中：所述步骤S7中，将请求大小由16K增大为64K。
根据上述的基于CIFS协议的加速方法，其中：客户端进行数据请求时，在边缘节点处进行数据压缩，在离源站最近节点处进行数据解压。
根据上述的基于CIFS协议的加速方法，其中：客户端接收数据时，在离源站最近节点处进行数据压缩，在边缘节点处进行数据解压。
同时，本发明还提供一种基于CIFS协议的加速系统，用于实现客户端与源站间的数据传输，包括：
请求接收模块，用于接收客户端发送来的文件请求；
第一判断模块，用于判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据；
第二判断模块，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据的情况下，判断本地缓存文件是否过期；
第一数据读取模块，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据且该文件数据未过期的情况下，从本地缓存文件中读取所要的文件数据；
第三判断模块，用于在本地缓存文件中不存在所要的文件数据的情况下，判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据；
第二数据读取模块，用于在内存缓存块中存在所要的文件数据的情况下，从内存缓存块中读取所要的文件数据；
请求增大传输模块，用于在本地缓存文件过期或内存缓存块中不存在所要的文件数据的情况下，增大请求大小，并转发至下一节点直到源站；
数据处理模块，用于接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中；
数据响应模块，用于根据第一数据读取模块、第二数据读取模块或数据处理模块所获取的数据，响应原始请求大小的数据给客户端。
根据上述的基于CIFS协议的加速系统，其中：所述第二判断模块通过发送请求到源站来获取所要的文件的文件属性信息，并根据所述文件属性信息来判断本地缓存文件是否过期。
根据上述的基于CIFS协议的加速系统，其中：所述请求增大传输模块将请求大小由16K增大为64K。
根据上述的基于CIFS协议的加速系统，其中：还包括数据压缩模块和数据解压模块；客户端进行数据请求时，所述数据压缩模块在边缘节点处进行数据压缩，所述数据解压模块在离源站最近节点处进行数据解压。
根据上述的基于CIFS协议的加速系统，其中：还包括数据压缩模块和数据解压模块；客户端接收数据时，所述数据压缩模块在离源站最近节点处进行数据压缩，所述数据解压模块在边缘节点处进行数据解压。
如上所述，本发明的基于CIFS协议的加速方法及系统，具有以下有益效果：
(1)通过适当地压缩数据，减少了数据在节点间传输的大小；其中，请求的时候在边缘节点处进行数据压缩，在离源站最近节点处进行数据解压；接收的时候在边缘节点处进行数据解压，在离源站最近节点处进行数据压缩；
(2)基于CIFS协议，客户端请求时将请求大小在原本16K的基础上增大，并且将多请求的数据缓存在内存缓存块中；当客户端请求接下来的16K数据时，将内存缓存块中的16K数据发给客户端，并与客户端做确认，从而实现数据预取功能，减少了客户端与源站间直接数据传输的来回次数，加速了数据传输。
附图说明
图1显示为现有技术中的CIFS协议的头格式的结构示意图；
图2显示为现有技术中数据传输透明加速系统的结构示意图；
图3显示为现有技术中数据传输透明加速系统的工作状态示意图；
图4显示为本发明的基于CIFS协议的加速方法的流程图；
图5显示为本发明的基于CIFS协议的加速系统的结构示意图。
元件标号说明
1          请求接收模块
2          第一判断模块
3          第二判断模块
4          第一数据读取模块
5          第三判断模块
6          第二数据读取模块
7          请求增大传输模块
8          数据处理模块
9          数据响应模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于CIFS协议的加速方法的基本思想是：通过应用加速网络内部的功能，对数据处理进行优化；通过预取和缓存的方式对客户端传输的数据启动加速效果。
具体地，当客户数据经过应用加速网络时，利用应用加速网络多级架构特点，截获客户端请求的数据分析command命令，即可知道请求的资源类型。其中，只针对文件性质的请求做加速，透明传输其他非文件性质的请求，如打印机等。如果请求的是文件，则在上行端通过修改请求大小实现预取，通过应用加速网络在下行端进行缓存，可以达到最快的响应速度，同时减少客户端对源站的压力。而对请求大小的修改，只有在CIF协议下才能实现。
参照图4，本发明的基于CIFS协议的加速方法中，客户端通过若干个加速节点从源站中请求数据。其中，加速节点进行客户端与源站间的数据传输，具体包括以下步骤：
步骤S1、加速节点接收客户端发送来的文件请求。
具体地，该加速节点可以为离客户端距离最近的加速节点，也可以是客户端周围的其他加速节点。
在本发明中，加速节点接收客户端发送来的请求后，首先判断该请求是否是文件请求，若是，则采用本发明的加速方法进行针对文件请求的处理；若否，则透明转发该请求至下一节点直至源站，不做特别的处理。
请求的类型包括文件请求和非文件请求。加速节点在进行请求类型判断时，须对请求进行解析，以获取请求大小和请求的类型。
步骤S2、判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S5。
步骤S3、判断本地缓存文件是否过期；若否，转入步骤S4；若是，转入步骤S7。
其中，加速节点通过发送请求到源站来获取文件属性等信息，并根据文件数据信息来判断本地缓存文件是否过期。具体地，加速节点构造请求Subcommand:QUERY_PATH_INFO(0x0005)到源站获取文件属性等信息。
步骤S4、从本地缓存文件中读取所要的文件数据，转入步骤S9。
步骤S5、判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S6；若否，转入步骤S7。
步骤S6、从内存缓存块中读取所要的文件数据，转入步骤S9。
步骤S7、增大请求大小，并转发至下一节点直到源站。
优选地，可以将请求大小由16K增大为64K。CIFS协议最大支持127K。具体地，增大请求大小时，需指定请求数据大小和数据偏移量。例如，当将请求大小由16K增大到64K时，请求数据大小即为64K，数据偏移量为64K-16K，即48K。
步骤S8、接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中。
其中，多余的数据即为数据偏移量大小的数据。
步骤S9、响应原始请求大小的数据给客户端。
优选地，数据在各个节点间传输时，可通过多种压缩算法，如利用zlib库压缩解压数据，从而减少数据传输量，提高数据传输速度。其中，客户端进行数据请求时，在边缘节点处进行数据压缩，在离源站最近节点处进行数据解压；客户端接收数据时，在边缘节点处进行数据解压，在离源站最近节点处进行数据压缩。
参照图5，本发明的基于CIFS协议的加速系统中，客户端通过若干个加速节点从源站中请求数据。其中，加速节点进行客户端与源站间的数据传输，由加速节点基于CIFS协议实现数据传输的加速。
参照图5，本发明的基于CIFS协议的加速系统包括：
请求接收模块1，用于接收客户端发送来的文件请求。
具体地，请求接收模块1在接收客户端发送来的请求后，首先判断该请求是否是文件请求，若是，则针对该文件请求进行后续的加速处理；若否，则透明转发该请求至下一节点直至源站，不做特别的处理。
请求的类型包括文件请求和非文件请求。请求接收模块在进行请求类型判断时，须对请求进行解析，以获取请求大小和请求的类型。
第一判断模块2，用于判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据。
第二判断模块3，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据的情况下，判断本地缓存文件是否过期。
其中，第二判断模块3通过发送请求到源站来获取文件属性等信息，并根据文件数据信息来判断本地缓存文件是否过期。具体地，第二判断模块3通过构造请求Subcommand:QUERY_PATH_INFO(0x0005)到源站获取文件属性等信息。
第一数据读取模块4，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据且该文件数据未过期的情况下，从本地缓存文件中读取所要的文件数据。
第三判断模块5，用于在本地缓存文件中不存在所要的文件数据的情况下，判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据。
第二数据读取模块6，用于在内存缓存块中存在所要的文件数据的情况下，从内存缓存块中读取所要的文件数据。
请求增大传输模块7，用于在本地缓存文件过期或内存缓存块中不存在所要的文件数据的情况下，增大请求大小，并转发至下一节点直到源站。
优选地，可以将请求大小由16K增大为64K。CIFS协议最大支持127K。具体地，增大请求大小时，需指定请求数据大小和数据偏移量。例如，当将请求大小由16K增大到64K时，请求数据大小即为64K，数据偏移量为64K-16K，即48K。
数据处理模块8，用于接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中。
其中，多余的数据即为数据偏移量大小的数据。
数据响应模块9，用于根据第一数据读取模块、第二数据读取模块或数据处理模块所获取的数据，响应原始请求大小的数据给客户端。
优选地，还包括数据压缩模块和数据解压模块。
数据在各个节点间传输时，数据压缩模块和数据解压模块可通过多种压缩算法，如利用zlib库压缩解压数据，从而减少数据传输量，提高数据传输速度。其中，客户端进行数据请求时，数据压缩模块在边缘节点处进行数据压缩，数据解压模块在离源站最近节点处进行数据解压；客户端接收数据时，数据解压模块在边缘节点处进行数据解压，数据压缩模块在离源站最近节点处进行数据压缩。
综上所述，本发明的基于CIFS协议的加速方法及系统通过适当地压缩数据，减少了数据在节点间传输的大小；其中，请求的时候在边缘节点处进行数据压缩，在离源站最近节点处进行数据解压；接收的时候在边缘节点处进行数据解压，在离源站最近节点处进行数据压缩；基于CIFS协议，客户端请求时将请求大小在原本16K的基础上增大，并且将多请求的数据缓存在内存缓存块中；当客户端请求接下来的16K数据时，将内存缓存块中的16K数据发给客户端，并与客户端做确认，从而实现数据预取功能，减少了客户端与源站间直接数据传输的来回次数。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于CIFS协议的加速方法，用于实现客户端与源站间的数据传输；其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、加速节点接收客户端发送来的文件请求；
步骤S2、判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S3；若否，转入步骤S5；
步骤S3、判断本地缓存文件是否过期；若否，转入步骤S4；若是，转入步骤S7；
步骤S4、从本地缓存文件中读取所要的文件数据，转入步骤S9；
步骤S5、判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据；若是，转入步骤S6；若否，转入步骤S7；
步骤S6、从内存缓存块中读取所要的文件数据，转入步骤S9；
步骤S7、增大请求大小，并转发至下一节点直到源站；
步骤S8、接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中；
步骤S9、响应原始请求大小的数据给客户端。
2.根据权利要求1所述的基于CIFS协议的加速方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述加速节点发送请求到源站来获取所要的文件的文件属性信息，并根据所述文件属性信息来判断本地缓存文件是否过期。
3.根据权利要求1所述的基于CIFS协议的加速方法，其特征在于：所述步骤S7中，将请求大小由16K增大为64K。
4.根据权利要求1所述的基于CIFS协议的加速方法，其特征在于：客户端进行数据请求时，在边缘节点处进行数据压缩，在离源站最近节点处进行数据解压。
5.根据权利要求1所述的基于CIFS协议的加速方法，其特征在于：客户端接收数据时，在离源站最近节点处进行数据压缩，在边缘节点处进行数据解压。
6.一种基于CIFS协议的加速系统，用于实现客户端与源站间的数据传输，其特征在于：包括：
请求接收模块，用于接收客户端发送来的文件请求；
第一判断模块，用于判断本地缓存文件中是否存在所要的文件数据；
第二判断模块，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据的情况下，判断本地缓存文件是否过期；
第一数据读取模块，用于在本地缓存文件中存在所要的文件数据且该文件数据未过期的情况下，从本地缓存文件中读取所要的文件数据；
第三判断模块，用于在本地缓存文件中不存在所要的文件数据的情况下，判断内存缓存块中是否存在所要的文件数据；
第二数据读取模块，用于在内存缓存块中存在所要的文件数据的情况下，从内存缓存块中读取所要的文件数据；
请求增大传输模块，用于在本地缓存文件过期或内存缓存块中不存在所要的文件数据的情况下，增大请求大小，并转发至下一节点直到源站；
数据处理模块，用于接收源站的响应数据，并更新本地缓存文件，将多余的数据存储在内存缓存块中；
数据响应模块，用于根据第一数据读取模块、第二数据读取模块或数据处理模块所获取的数据，响应原始请求大小的数据给客户端。
7.根据权利要求6所述的基于CIFS协议的加速系统，其特征在于：所述第二判断模块通过发送请求到源站来获取所要的文件的文件属性信息，并根据所述文件属性信息来判断本地缓存文件是否过期。
8.根据权利要求6所述的基于CIFS协议的加速系统，其特征在于：所述请求增大传输模块将请求大小由16K增大为64K。
9.根据权利要求6所述的基于CIFS协议的加速系统，其特征在于：还包括数据压缩模块和数据解压模块；客户端进行数据请求时，所述数据压缩模块在边缘节点处进行数据压缩，所述数据解压模块在离源站最近节点处进行数据解压。
10.根据权利要求6所述的基于CIFS协议的加速系统，其特征在于：还包括数据压缩模块和数据解压模块；客户端接收数据时，所述数据压缩模块在离源站最近节点处进行数据压缩，所述数据解压模块在边缘节点处进行数据解压。
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