CN108234173B - 节点副本更新方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节点副本更新方法和装置，涉及计算机网络领域。本发明通过在节点上的副本更新到最高版本时，根据各个节点的指针表中的副本版本信息，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序、由上至下地构建由各个节点组成的更新树，并按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新，从而使最新的副本只会由具有高版本副本的节点流向具有低版本副本的节点，节省了更新时间，减少了更新过程中不必要的网络资源消耗。

Description

节点副本更新方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机网络领域，特别涉及一种节点副本更新方法和装置。
背景技术
近年来，一些知名副本提供商纷纷借助CDN(Content Delivery Network，内容分发网络)来完成自己的海量信息分发，提高用户副本体验质量，扩大副本服务的用户覆盖面。CDN网络系统构成为源服务器和边缘副本服务器，CDN把源服务器副本复制到边缘服务器，在边缘服务器上放置副本来响应用户请求。用户在访问所需副本时，可直接与本地边缘副本服务器进行交互，减少用户访问的响应时间。
为了优化网络结构，满足大量用户的副本需求，目前选择融合CDN与P2P两种网络，把两者优点结合起来，构建新的内容分发网络。在CDN-P2P融合分发网络下进行的副本分发，具有较高的效率。CDN-P2P网络融合技术的广泛应用，极大地提高了用户副本共享服务能力。
当用户数量和副本请求频率增加时，CDN-P2P融合分发网络中源服务器会把副本复制到边缘服务器，用户请求择优选择就近的边缘服务器副本拉取需要的副本，绕过源服务器，大大缓解了主干网的压力。随着边缘服务器不断增加，副本更新频繁，同一副本的不同边缘服务器副本不一致，用户拉取的副本可滞后，用户不能及时的得到有效信息，减低了用户体验质量和副本分发服务的有效性。
为了提升边缘服务器的副本一致性更新执行性能，一些研究者从Chord协议出发，给出了一种结构化的一致性维护方案PATCOM(Partition Tree based ConsistencyMaintenance，基于分区树的一致性维护)，当关键字为k副本更新时，将关键字为k的副本节点逻辑上组成Chord环，利用Chord协议进行管理；然后构建更新树进行更新副本的传播。然而，该机制并未考虑边缘服务器副本版本号的差异这一问题，在异构集群中可能导致低版本的副本传向了高版本的边缘服务器。
发明副本
本发明实施例所要解决的一个技术问题是：在进行副本更新时，如何避免低版本的副本流向具有高版本副本的节点的情况。
根据本发明实施例的一个方面，提供一种节点副本更新方法，包括：检测Chord环上副本更新到最高版本的节点，其中，Chord环上的所有节点具有同一副本，并且每个节点的指针表中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息；将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树；按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
根据本发明实施例的另一个方面，提供一种节点副本更新装置，包括：最高版本更新检测模块，用于检测Chord环上副本更新到最高版本的节点，其中，Chord环上的所有节点具有同一副本，并且每个节点的指针表中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息；更新树构建模块，用于将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树；副本更新模块，用于按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
本发明通过在节点上的副本更新到最高版本时，根据各个节点的指针表中的副本版本信息，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序、由上至下地构建由各个节点组成的更新树，并按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新，从而使最新的副本只会由具有高版本副本的节点流向具有低版本副本的节点，节省了更新时间，减少了更新过程中不必要的网络资源消耗。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明节点副本更新方法的一个实施例的流程图。
图2A为本发明Chord环的一个实施例的示意图。
图2B为本发明更新树的一个实施例的示意图。
图3为本发明更新树构建方法的一个实施例的流程图。
图4为本发明副本版本最高节点的确定方法的一个实施例的流程图。
图5为本发明节点副本更新装置的一个实施例的结构图。
图6为本发明节点副本更新装置的另一个实施例的结构图。
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，显然，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
下面参考图1描述本发明一个实施例的节点副本更新方法。
图1为本发明节点副本更新方法的一个实施例的流程图。如图1所示，该实施例的方法包括：
步骤S102，检测Chord环上副本更新到最高版本的节点。
其中，Chord环上的所有节点具有同一副本。节点可以为网络中具有相同内容资源的服务器，例如可以为CDN网络中的边缘服务器。Chord环的一个实施例可以如图2A所示。
同一副本是指同一资源，而同一副本在不同节点上的版本可能不同，例如对于同一电视剧，在不同节点上存储的集数可能不同。
可以预先将具有同一副本的节点组成Chord环并生成各个节点的指针表，也可以在节点上副本更新到最高版本的节点时再建立Chord环。
每个节点的指针表(Finger Table)中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息。根据Chord协议的内容，Chord环上的节点总数为2w，则每个节点的指针表中包括w项。在节点编号为n的节点的指针表中，第i项为Chord环上的第n+2i-1位的后继节点。此外，指针表中的每一项还包括该项中的节点上的副本版本信息。以节点N0，即编号为0的节点为例，本发明采用的指针表例如可以如表1所示。
表1
偏移量 后继节点 版本号
N0+1 N1 1
N0+2 N2 0.4
N0+3 N4 0.8
N0+4 N10 0.9
副本更新到最高版本的节点例如可以为根据源服务器中的内容进行更新的节点。由于源服务器中的内容为最新的内容，因此根据源服务器的内容进行更新的节点上的副本比Chord环上其他节点上的副本版本都要更高。
从而，Chord环上其他节点可以根据副本更新到最高版本的节点上的副本内容进行更新。
步骤S104，将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树。
例如，可以每次选择未添加到更新树的节点中版本最高的节点，并添加到更新树，以此类推，从而可以保证从根节点到叶子节点，节点的版本信息是依次降低的。
更新树的一个实施例可以如图2B所示。N0为副本更新到最高版本的节点，更新树中的其他节点的副本版本均低于或等于其父节点的版本号。
步骤S106，按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
以图2B中的更新树为例，N1与N0的副本版本相同，可以不进行更新；N10根据N0进行更新，N10的副本版本更新为1.0；N4、N6分别根据N1进行更新，将副本版本更新为1.0；N13、N12分别根据N10进行更新，将副本版本更新为1.0，以此类推。从而，不会出现副本从副本版本低的节点流向副本版本高的节点的情况。
此外，还可以按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行增量更新。本发明的优点在进行增量更新时更为显著。
例如，Chord环上的节点存储的为电视剧A的副本，源服务器上的电视剧A已更新到第10集，N0根据源服务器的内容也更新到了第10集，N1更新到4集，N2更新到9集。如果按照现有技术的方法，更新的顺序为N0-N1-N2，从而首先N1需要从父节点获取第5～10集，然后N2从N1获取第10集。然而，实际上N2已经具有第5～9集，但N2还需要等待N1同步第5～9集以及第10集后再进行同步，因此N2用于等待N1同步第5～9集的时间是多余的，浪费了网络中进行更新的时间。
如果采用本发明的方法，更新的顺序为N2的父节点-N2-N1，从而N2仅需要从父节点获取第10集，N1可以快速地开始进行同步，从N2获取第5～10集，提高了同步效率。
本发明通过在节点上的副本更新到最高版本时，根据各个节点的指针表中的副本版本信息，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序、由上至下地构建由各个节点组成的更新树，并按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新，从而使最新的副本只会由具有高版本副本的节点流向具有低版本副本的节点，节省了更新时间，减少了更新过程中不必要的网络资源消耗。
在构建更新树的过程中，可以将Chord环划分为多个区域，选取每个区域中副本版本最高的节点添加到更新树，并将剩余的区域继续进行划分，迭代执行上述过程，直到所有的节点均被添加到更新树。下面参考图3描述本发明一个实施例的更新树构建方法。
图3为本发明更新树构建方法的一个实施例的流程图。如图3所示，该实施例的方法包括：
步骤S302，将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点。
步骤S304，将Chord环上的所有节点组成的区域作为待划分区域。
重复步骤S306～S310，直到待划分区域为空：
步骤S306，将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域划分为若干子区域。
其中，可以将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域平均划分为两个子区域。从而，可以生成二叉更新树。
步骤S308，针对每个子区域，将子区域中副本版本最高的节点添加到更新树中，作为待划分区域中副本版本最高的节点的子节点。
步骤S310，将每个子区域分别作为待划分区域。
通过采用上述方法，可以通过区域划分的方式逐步确定当前区域中副本版本最高的节点，从而可以快速、准确地建立更新树，
下面举例说明上述构建过程。仍以图2A中的Chord环为例。
1.N0上的副本更新到了最高版本，将N0作为更新树的根节点。
2.将N0～N13作为待划分区域，设为区域1。其中，N0为区域1中副本版本最高的节点。
3.将区域1中N0以外的节点，即N1～N13划分为两个子区域，分别为区域11和区域12，区域11包括N1～N7，区域12包括N10～N13。
4.将区域11中副本版本最高的节点N1添加到更新树中，作为区域1中副本版本最高的节点的子节点，即N0的子节点；将区域12中副本版本最高的节点N10添加到更新树中，作为N0的子节点。
5.将区域11和区域12作为待划分区域。其中，N1为区域11中副本版本最高的节点，N10为区域12中副本版本最高的节点。
下面以区域11为例继续描述。
6.将区域11中N1以外的节点，即N2～N7划分为两个子区域，分别为区域111和区域112，区域111包括N2～N4，区域112包括N6～N7。
7.将区域111中副本版本最高的节点N4添加到更新树中，作为区域11中副本版本最高的节点的子节点，即N1的子节点；将区域112中副本版本最高的节点N6添加到更新树中，作为N1的子节点。
下面以区域111为例继续描述。
8.将区域111中N4以外的节点，即N2～N3划分为两个子区域，分别为区域1111和区域1112，区域1111包括N2，区域1112包括N3。
9.将区域1111中副本版本最高的节点N2添加到更新树中，作为N4的子节点；将区域1112中副本版本最高的节点N3添加到更新树中，作为N4的子节点。
10.当继续将区域1111和区域1112进行划分时，发现划分后的子区域为空，即在下一次迭代时，待划分区域为空，因此停止对区域1111和区域1112的继续划分。
其他节点也可以采用类似方法添加到更新树中，这里不再赘述。
从而，可以建立从根节点到叶子节点副本版本由高到低的更新树。
本发明可以利用Chord环上各个节点的指针表的路由特点，确定子区域中副本版本最高的节点。下面参考图4描述本发明一个实施例的副本版本最高节点的确定方法。
图4为本发明副本版本最高节点的确定方法的一个实施例的流程图。如图4所示，该实施例的方法包括：
步骤S402，根据子区域中首个节点的指针表中的各个节点，将子区域分割为若干区间。
例如，子区域为N0～N7，而N0的指针表中包括N1、N2、N4、N10，则按照指针表中的这些后继节点，将子区域划分为[N0,N1]、[N2,N3]、[N4,N7]四个区间。
步骤S404，按照从后至前的顺序，每个区间中除最后一个节点以外的每个节点从后继节点读取当前副本版本最高的节点信息，并根据本节点的副本版本信息更新区间中当前副本版本最高的节点信息，直至区间中的首个节点。
根据指针表的特性，每个节点都会存储本节点的直接后继结点的信息，从而可以与本节点的直接后继结点进行直接通信。从而，区间中的首节点可以从前向后依次向区间中的各个节点传递查询请求，各个节点在接收到查询请求后，再由后至前依次更新并反馈当前副本版本最高的节点信息，直至区间中的首个节点。
以[N4,N7]区间为例，各节点的版本号参照图2A所示。N7由于为区间的最后一个节点，因此当前最高版本为N7的0.6；N6从N7处读取当前副本版本最高的节点信息为0.6，并与自己的副本版本0.8进行比较，将当前副本版本最高的节点信息更新为N6的0.8；N4从N6处读取当前副本版本最高的节点信息为0.8，并与自己的副本版本0.8进行比较，将当前副本版本最高的节点信息更新为N4的0.8。从而，区间[N4,N7]的最高版本为0.8，相应节点为N4。
其中，当两个节点的副本版本相同时，可以选择任意一个节点。
步骤S406，子区域中的首个节点从每个区间的首个节点获取每个区间的副本版本最高的节点信息。
例如，[N4,N7]区间的首个节点N4将区间内副本版本最高的节点N4和相应的版本号0.8发给子区域的首个节点N0。
步骤S408，子区域中的首个节点比较各个区间的最高的副本版本，确定子区域中副本版本最高的节点。
通过采用上述方法，可以利用Chord环上各个节点的路由特性确定副本版本最高的节点。
根据需要，本领域技术人员可以调整上述实施例的具体实施方式。例如，在划分区间时，可以不包括子区域的首节点本身。当子区域的首节点收到各个区间发送的区间的最高的副本版本时，可以将各个区间的最高的副本版本与子区域的首节点本身的副本节点版本一起进行比较。
下面参考图5描述本发明一个实施例的节点副本更新装置。
图5为本发明节点副本更新装置的一个实施例的结构图。如图5所示，该实施例的装置包括：最高版本更新检测模块51，用于检测Chord环上副本更新到最高版本的节点，其中，Chord环上的所有节点具有同一副本，并且每个节点的指针表中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息；更新树构建模块52，用于将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树；副本更新模块53，用于按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
其中，副本更新模块53可以进一步用于按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行增量更新。
其中，节点可以为内容分发网络中的边缘服务器。
下面参考图6描述本发明另一个实施例的节点副本更新装置。
图6为本发明节点副本更新装置的另一个实施例的结构图。如图6所示，该实施例的更新树构建模块52包括：初始化单元621，用于将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，将Chord环上的所有节点组成的区域作为待划分区域；迭代构建单元622，用于重复以下过程，直到待划分区域为空：将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域划分为若干子区域；针对每个子区域，将子区域中副本版本最高的节点添加到更新树中，作为待划分区域中副本版本最高的节点的子节点；将每个子区域分别作为待划分区域。
其中，迭代构建单元622可以进一步用于将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域平均划分为两个子区域。
此外，更新树构建模块52还可以包括最高版本节点确定单元623，用于根据子区域中首个节点的指针表中的各个节点，将子区域分割为若干闭区间；按照从前至后的顺序，每个区间中的每个节点根据指针表中后继节点的副本版本更新区间中当前副本版本最高的节点信息，并将区间中当前副本版本最高的节点信息发送给直接后继节点，直至区间中的最后一个节点；每个区间中的最后一个节点将区间中副本版本最高的节点信息发送给子区域中的首个节点；子区域中的首个节点比较各个区间的最高的副本版本和首个节点的副本版本，确定子区域中副本版本最高的节点。
其中，上述各个实施例的装置可以嵌入到各个节点中。
此外，根据本发明的方法还可以实现为一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可读介质，在该计算机可读介质上存储有用于执行本发明的方法中限定的上述功能的计算机程序。本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种节点副本更新方法，其特征在于，包括：
检测Chord环上副本更新到最高版本的节点，其中，所述Chord环上的所有节点具有同一副本，并且每个节点的指针表中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息；
将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树，包括：
将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点；
将Chord环上的所有节点组成的区域作为待划分区域；
重复以下过程，直到待划分区域为空：
将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域划分为若干子区域；
针对每个子区域，将子区域中副本版本最高的节点添加到更新树中，作为所述待划分区域中副本版本最高的节点的子节点；以及
将每个子区域分别作为待划分区域；
按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域划分为若干子区域包括：
将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域平均划分为两个子区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用于确定子区域中副本版本最高的节点的方法：
根据子区域中首个节点的指针表中的各个节点，将子区域分割为若干区间；
按照从后至前的顺序，每个区间中除最后一个节点以外的每个节点从后继节点读取当前副本版本最高的节点信息，并根据本节点的副本版本信息更新所述区间中当前副本版本最高的节点信息，直至区间中的首个节点；
子区域中的首个节点从每个区间的首个节点获取每个区间的副本版本最高的节点信息；
子区域中的首个节点比较各个区间的最高的副本版本，确定子区域中副本版本最高的节点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新包括：按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行增量更新，
和/或，
所述节点为内容分发网络中的边缘服务器。
5.一种节点副本更新装置，其特征在于，包括：
最高版本更新检测模块，用于检测Chord环上副本更新到最高版本的节点，其中，所述Chord环上的所有节点具有同一副本，并且每个节点的指针表中包括该节点的若干后继节点和若干后继节点的副本版本信息；
更新树构建模块，用于将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点，按照Chord环上各个节点的副本版本由高到低的顺序，由上至下构建由各个节点组成的更新树，其中，所述更新树构建模块包括：
初始化单元，用于将副本更新到最高版本的节点作为更新树的根节点；将Chord环上的所有节点组成的区域作为待划分区域；以及
迭代构建单元，用于重复以下过程，直到待划分区域为空：将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域划分为若干子区域；针对每个子区域，将子区域中副本版本最高的节点添加到更新树中，作为所述待划分区域中副本版本最高的节点的子节点；将每个子区域分别作为待划分区域；
副本更新模块，用于按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行更新。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述迭代构建单元进一步用于将待划分区域中除副本版本最高的节点以外的节点组成的区域平均划分为两个子区域。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述更新树构建模块还包括最高版本节点确定单元，用于根据子区域中首个节点的指针表中的各个节点，将子区域分割为若干区间；按照从后至前的顺序，每个区间中除最后一个节点以外的每个节点从后继节点读取当前副本版本最高的节点信息，并根据本节点的副本版本信息更新所述区间中当前副本版本最高的节点信息，直至区间中的首个节点；子区域中的首个节点从每个区间的首个节点获取每个区间的副本版本最高的节点信息；子区域中的首个节点比较各个区间的最高的副本版本，确定子区域中副本版本最高的节点。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述副本更新模块进一步用于按照更新树从上至下的顺序，依次令更新树中的每个节点根据其父节点上的副本进行增量更新，
和/或，
所述节点为内容分发网络中的边缘服务器。
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