CN1095618C - 动态改变低级文件系统操作超时参数的系统和方法 - Google Patents

动态改变低级文件系统操作超时参数的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种改进型的文件系统装置和设备，用于在宣告数据通信链路断开之前使客户机系统的等待时间为最短。根据各个文件系统请求服务所需的实际时间长度，本装置和设备动态地修改文件系统请求超时值。在一个实施例中，根据各种请求类型的实际响应时间和缓冲时间，为各种请求类型确定超时值。该响应时间基于作为一个低开销进程而运行系统时钟的读数。一个监视系统周期性地检测服务器以确保仍然存在物理连接。

Description

动态改变低级文件系统操作 超时参数的系统和方法
技术领域
本发明涉及电子数据处理系统并且更具体地涉及用于从远程服务器中访问数据的分布式数据处理系统。本发明还更具体地涉及用于在变带宽网络上监视低级文件系统请求的装置和方法。
背景技术
经常采用局域网(LAN)和广域网(WAN)技术把单独的计算机系统和其它的计算机系统连接起来。互连系统可以分享诸如磁盘存储器和打印机的系统资源。在这种环境下通过分布式进行客户机工作站和服务器工作站之间分配处理、存储或职能，可实现客户机/服务器系统。客户机工作站提出由服务器工作站解决的请求。
LAN/WAN网络已被典型地实现得使各个工作站具有与服务器的固态的和规定带宽的连接。这种固态连接以及规定的带宽在客户机和服务器系统之间提供相对均匀的访问次数。
分布式终端系统是利用一个终端和一个计算机系统之间的异步连接实现的。异步连接可以是沿专用线或者通过拨号电话线的连接。异步处理在通信速度上允许大的变化。确认每个系统上的请求，使传输上的任何断开或延迟都能得到该系统的注意和处理。丢失的传输可以被重新发送，直至收到完整的信息为止。异步处理在连接介质上允许大的变化，但是通常比起直接连接的LAN工作站来具有更大的开销从而较慢。
逐步发展的网络市场导致互连工作站的方法的数量不断增加。一种方法允许经过电话线把工作站异步连接到LAN。在IBM的LANDistance Program Product中可以得到这种方法。这个产品允许客户机工作站从远程位置上拨号进入一个局域网。其实现要求在客户机工作站和服务器工作站中具有特定的LAN Distance软件。
另一种互连技术是红外连接(IR)。红外线直接访问连接(IR DA)借助采用红外信号的无线系统代替传统的接线去发送数据。IRDA系统的一种缺点是瞄准路径线上的物理障碍会造成红外装置间断式的断开。IRDA链路上的软件运行必须能够在间断式断开下进行连续处理。
射频(RF)链路是另一种可供选择的和局域网连接的无线方式。射频信号也会遇到间断性中断。
蜂窝电话技术提供另一种可供选择的和局域网连接的无线方式。蜂窝信号也会受到切换中断或者由于诸如隧道或建筑物的物理障碍造成的中断。
这些技术提供和远程客户机建立数据通信链路的机制。这些机制被引入一些使用的人数不断增加的便携式产品里。诸如膝上或者掌上计算机系统的便携式产品以及个人数字助理(PDA)通常利用无线通信数据链路把远程装置和一个服务器直接连接起来。
充当便携式客户机的服务器的计算机典型地包括服务器文件管理系统，它使客户机系统能在服务器上存储和访问文件。文件管理系统是服务器的网络操作系统(NOS)的一部分。这样的系统包括IBM公司的LAN Server Program Product和Novell公司的Netware ProgramProduct。另外，在以UNIX操作系统为基础的服务器上装设诸如Network File Systems(NFS)和Andrew File System(AFS)的服务器文件系统(UNIX是在美国和其它国家由X/Open有限公司独家许可的注册商标)。
现有的文件系统通过为每个低级文件系统访问请求分配超时周期而对暂时性的断开进行补偿。如果在超时周期内请求未得到满足，则系统发出信号使得数据通信链路变成断开的并且停止更进一步的处理。
为低级文件系统请求确定适当的超时值可能是困难的。如果把超时周期设置得太短，则当信号仅仅为间断性中断时系统会发出断开信号。但是，选择较长的超时周期可能使系统在检测出真实的数据通信链路断开之前等待潜在的长时间周期。超时值典型地置为高于为避免虚假断开指示所需的值。超时值的选择还因为服务器所支持的便携式装置具有不同类型的数据通信键路，使大部分服务器必须同时支持长和短的超时周期而更加复杂。
存在着得出既可使检测出实际断开的时间为最短又可适当地支持由于暂时性的通信链路中断造成的间断性断开的超时策略的技术问题。
发明内容
本发明旨在根据网络连接的实际特性提供一种用于动态地改变文件系统请求超时值的机制。本发明面向一种客户机一侧的装置和方法，用于测量正使用的数据通信链路中所发现的延迟并且用于根据当前的延迟特性动态地修改超时值。
本发明面向一种计算机实现的方法，用于在把源装置和一个或多个目标装置连接起来的网络系统中检测具有最小延迟的网络故障，该网络系统在多个各具有可变通信带宽并且受到间断性非故障式断开的通信链路中的任何一个通信链路上运行。本发明面向一种由下述步骤组成的方法，为一个或多个目标装置中的一个目标装置而初始化网络服务请求超时值；对一个或多个目标装置中的一个的各个网络服务请求中的每个请求重复下述步骤：沿通信键路发出网络服务请求；如果该网络服务请求不能在该超时周期内满足，则发出网络故障信号；如果网络服务请求被满足，则测量网络服务请求时间；以及根据该网络服务请求时间修改超时周期。
从而本发明的一个目的是测量由一个客户机工作站建立的一条通信链路中的固有的实际延迟并且基于该测量调整文件系统请求超时值。
本发明的另一个目的是提供一种用于对一条通信链路中的间断性断开和全部性断开进行区分并且使得检测一个实际断开所需的时间为最短的装置。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于在识别各种类型的文件系统请求所固有的处理延迟时为不同类型的文件系统而请求建立各自的超时值。
本发明的再一个目的是为具有不同带宽和不同断开频率的多种类型的连接提供单一的文件系统请求超时策略。
附图说明
本发明的上述及其它的目的、特性和优点将在对附图中所示的一种最佳实施方式的下述更具体说明中变为清晰，附图中相同的参考数字代表本发明的相同部件。附图是：
图1是用来实施本发明的最佳实施例的系统的方块图。
图2是用来实现本发明的计算机系统的方块图。
图3是一个说明应用程序、操作系统和文件系统程序之间的关系的方块图。
图4是一个时序图，说明网络上文件系统的请求的时序。
图5是表示本发明的各步骤的流程图。
图6是一个流程图，更详细地表示在一种备择的实施例中本发明的各个步骤。
图7是说明本发明的响应监视器里的各步骤的流程图。
图8是说明连接检测判定的步骤的流程图。
具体实施方式
本发明的最佳实施例应用在计算机系统的网络里。图1表示可以实施本发明的计算机系统100里的网络结构。一个局域网(LAN)或者广域网(WAN)把服务器104和客户机工作站106、108和110相互连接起来。各个客户机各通过一种数据通信链路连接。客户机工作站108利用红外链路连接，客户机106通过电话或蜂窝电话链路连接。客户机110通过专用网络接线连接。这些客户机的每个可以预期不同的网络延迟和不同的间断性断开频率。本发明的最佳实施例用上述提及的任何一种数据通信链路运行，但不限定于这些链路。可以采用无线电或者光链路的其它形式。另外可以采用任何形式的网络协议，包括令牌协议和以太协议。
每个客户机工作站和服务器工作站具有图2中所示的相同结构。工作站202包括处理器204、存储器206、I/O控制器208以及通信控制器210。I/O处理器208支持一些设备，如图形显示器214、键盘216以及固定的和可移动的存储器介质218和220。存储介质可以是任何已知的类型，包括磁盘和光盘或者盒式盘。通信控制器210管理数据链路连接212上的通信。本发明可以用计算机系统的许多不同的配置实施。本最佳实施例是在IBM的ThinkPad计算机系统上实现的(IBM和ThinkPad是IBM公司的商标)。
本发明允许应用程序或者系统程序经过通信链路而访问服务器上的数据。图3表示按照本发明的该最佳实施例的系统的软件结构。应用程序302通过向操作系统304发出数据请求而请求用于处理的数据。操作系统负责管理系统资源并且负责满足对资源的应用请求和系统请求。本发明可以实施于像IBM公司的OS/2 WARP操作系统、微软公司的Windows NT操作系统以及UNIX操作系统的操作系统上。通过访问数据存储器308操作系统304满足应用的或者系统的文件请求(存在器可以是上面提及的固定安装的或者可移动配置的二种数据存储介质中的任何一种)。操作系统利用操作系统中所包含的文件系统访问服务或者可以利用可安装的文件服务310。可安装的文件服务允许计算机系统的用户安装特定的文件系统以支持用户的特殊要求。可安装的文件系统的例子有IBM公司的High Performance File Systems(HPFS)和IBM公司的Attachpak Program Product的Mobile File Synch特性。例如IBM公司的LAN Requester的局域网客户机软件是可安装的文件系统，它们截取文件系统请求并且在网络上传送这些请求以供处理。
可安装的文件系统(IFS)截取操作系统文件服务请求并且利用该可安装文件系统的具体服务为请求服务。本发明的该最佳实施例是在Mobile File Sync可安装文件系统下实现的。该Mobile File Sync可安装文件系统被设计成支持使用网络的用户的便携式计算。当经过网络链路314使用户和局域网/广域网连接时，可以通过该可安装文件系统经网络接口把应用的文件系统请求传送给局域网/广域网服务器以进行服务。Mobile File Synch包括一种用于本地超高速缓存数据的由客户机系统使用的机制。如果Mobile File Synch检测出数据链路314是断开的，则它试图从本地超高速缓存中满足文件系统请求。尽管本最佳实施例采用具有超高速缓存的文件系统，但本发明不限于这种系统并且可应用于任何截取操作系统文件系统请求的局域网客户机。
本发明由于处理低级文件系统请求而不同于异步文件传送系统。异步文件传送典型地请求把特定的文件从服务器传送到客户机。文件所送软件监视传输并且确保所有的数据块被发送和被接收。一些文件传送程序允许重新传输丢失的数据块。本发明为例如从一个数据文件中读出一条记录的请求的低级文件系统请求而进行服务。这些请求是由不知道数据将在本地或者远程找到的应用程序或系统程序302发出的。本发明对来自一个远程服务器的请求明确地进行服务。该远程服务器以为任何其它本地数据请求服务的方式为该请求服务。对请求的直接服务可避免由网络软件对在网络上传送数据进行管理而造成的固有延迟。
本发明支持所有类型的低级文件系统请求。图4表示来自一个应用程序的Fileread(读文件)请求的处理过程。该请求是由应用程序发出的，用于得到需处理的附加数据并且例如可以是对数据文件的下一个记录的请求。
FileRead请求申请传给操作系统，操作系统向文件系统服务发出文件系统读(FSRead)。可安装文件系统截取该请求并且沿着网络发出FSRead。按照本发明的FSRead是用一个动态超时值发出的，该值的确定方式将在后面更详细地叙述。沿着数据通信链路把带有超时的FSRead发送到服务器以进行处理。服务器向回送被请求数据的物理设备发出一个FSRead。经过网络、可安装文件系统和操作系统，该数据回到应用程序。
如图4中所示在FSRead处理中存在时间延迟。尤其，在向服务器发出可安装文件系统的FSRead请求和接收到响应之间的延迟用tr表示。如果tr的时间超出带有超时的FSRead所规定的超时值，可安装的文件系统就发出一个断开信号。只要时间tr小于超时值，即使事实上出现暂时断开，可安装的文件系统也不采取断开的行动。图4表示tr的分量包括网络传输延迟t1、t3和对FSRead请求服务所需的延迟t2。因为各种类型的请求(FSRead、FSWrite(文件写)等)需要不同的服务时间，所以总的延迟随请求的类型变化，从而最好使超时值随请求的类型改变。
本发明通过测量为一个请求服务所需的实际时间而动态地改变超时值。本最佳实施例设置超时的上限和下限，从而提供间断性断开保护的最低水平和对实际断开的最大等待。本最佳实施例允许这些参数由系统用户设置以适应特定情况。
图5表示本发明的进程。该进程起始于502并且开始设定最小、最大和当前超时值。本实施例采用15秒的最小超时值和60秒的最大值。最初把当前超时值设置成等于最大值。接着系统试图进行和服务器文件系统的初始连接。当发出该连接请求时起动连接定时器(508)。如果在该超时周期期满之前没有完成连接，则系统发出连接失败的信号并且文件系统在断开模式下运行直到建立连接。如果成功地完成连接(510)，则从该连接定时器测量连接所需的时间长度(512)。本最佳实施例利用从系统的31.25毫秒时钟的读数确定经历时间(见图7)。可以采用其它的连接时钟，例如一个异步DOS定时器。
接着，使该连接时间和最小超时值进行比较(518)。如果它小于或等于最小超时值，则把当前超时值设置为等于最小超时值。反过来，则把当前超时值设置为等于该连接时间加上规定的缓冲时间(522)。在本最佳实施例中，每个不同类型的文件系统调用的缓冲时间不同。
连接时刻所设定的当前超时值用于下一个文件系统请求(524)，并且基于该请求的响应时间调整当前超时值。在向服务器发出文件系统请求之前，本发明的文件系统检测是否存在连接(526)。如果连接不存在，则发出断开信号并且文件系统进入断开模式(514)。如果连接存在，则向服务器发送带有超时值的文件系统请求(527)。该文件系统的请求时间开始计数(530)并且接着一旦成功实现则进行测量(532)。该系统检测该文件系统请求是否在超时周期之内被满足(528)。如果不满足，则系统进行断开模式(514)。反之，则计算实际的请求服务时间。为每次文件系统请求重复动态调整超时值的各步骤518-522。
在本最佳实施例中，为每种文件系统请求类型确立一个缓冲值。基于实际的请求服务时间对每种文件系统请求类型而给出各自的超时值。每种文件系统请求类型的缓冲值和超时值存储在一个表中，每当发出这种类型的请求时，对该表进行访问。图6中说明为各种文件系统请求使用该缓冲值及超时值表。备择的实施例基于单个缓冲值和单个超时值。这样的备择实施例的超时值必须允许由许多服务类型引起的更大的变化。缓冲值必须足够大以便能够处理最长的文件服务请求。对于较短周期的文件系统请求这会造成比最佳断开识别要差。
在接收到表明网络连接得到恢复的指示之前(516)文件系统保持为断开模式。这种指示可以由几种方式产生。在本发明的最佳实施例中，文件系统周期性地查询服务器来确定文件系统是否和服务器连接(图8)。本最佳实施例的文件系统为打算连接的目录发出一个Query Path(询问通路)请求。在接收到响应之前该进程停止。该任务休眠5秒然后检测是否成功。如果不成功，则发出断开模式的信号。如果成功，则发出连通模式的信号。
备择地，服务器可以在一旦重建与该客户机的连接时就发出信号。
从上面的说明中应该理解，在不违背本发明的真正精神的前提下可以对本发明的最佳实施例进行各种不同的修改和改变。尤其，尽管在本说明中采用文件系统请求，但对其它共享资源和串行设备、打印机及处理机时间的请求，也可以类似地处理。本说明的意图仅是示意性的而不应该导致出受限制的感觉。本发明的范围应该仅受下述权利要求书的限制。

Claims (11)

1.一种用于在把源设备和一个或多个目标设备连接起来的网络系统内以最小的延迟检测网络故障的计算机实现的方法，所述网络系统可在多个各具有可变通信带宽并且会受到间断性非故障式断开的通信链路中的任何一个通信链路上运行，该方法的特征在于包括下述步骤：
为所述一个或多个目标设备中的一个设备而初始化网络服务请求超时周期；
对向所述一个或多个目标设备中的所述一个设备发出的多个网络服务请求中的每一个请求重复下述步骤：
沿所述通信链路发出一个网络服务请求；
如果在所述超时周期之内没有满足所述网络服务请求，则发出网络故障信号；
如果满足所述网络服务请求，则测量网络服务请求时间；并且
根据所述网络服务请求时间修改所述超时周期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于初始化网络服务请求超时周期的步骤包括下述步骤：
为所述各个目标设备接收最小和最大超时值；
为所述一个或多个目标设备中的所述一个设备把所述网络服务请求超时周期设定为等于所述最大超时值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于源设备包括一个系统时钟，并且其中测量网络服务请求时间的步骤包括下述步骤：
读所述系统时钟并且把第一系统时钟值存储到一个存储区里；
一旦在超时周期结束之前成功地完成所述网络服务请求，读所述系统时钟以便确定第二系统时钟值；以及
把网络服务请求时间确定为等于所述第二系统时钟值和所述第一系统时钟值之间的差值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于根据所述网络服务请求时间修改所述超时周期的步骤包括下述步骤：
如果所述网络服务请求时间小于或等于所述最小超时值，就把所述超时周期设定为所述最小超时值；
如果所述网络服务请求时间大于所述最小超时值，就把所述超时周期设定为所述网络服务请求时间加上服务请求缓冲时间或所述最大超时值中较小的一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发出网络故障信号的步骤包括下述步骤：
把一个独立计时器初始化为具有所述超时周期；
当发出所述网络服务请求时起动所述独立定时器；
如果在所述独立定时器结束其超时周期之前满足所述网络服务请求，则解除所述独立定时器；
如果在该网络服务请求被满足之前所述独立定时器结束其超时周期，则解除该网络服务请求、解除所述独立定时器并且发出网络信号故障。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述网络服务请求可以是多种网络服务请求类型中的任一种类型，并且在其中存储所述服务请求缓冲值和所述超时周期和把它们独立地应用于各种所述网络服务请求类型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述网络服务请求是低级文件系统请求。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进而包括步骤：
为响应发出网络故障信号而把源设备设置成断开状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于进而包括下述步骤：
在发出网络服务请求之前对所述网络的连接状态进行检测；
在所述源设备处于所述断开状态的任何期间周期性地检测其连接状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于进而包括下述步骤：
当一个目标设备在预定次数的尝试之后仍不能确认该网络服务请求时，把源设备置为静止状态；以及
一旦重新连接就从所述目标设备向所述源设备发送一个信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于进而包括步骤：
当所述源设备处于所述断开状态时，从源设备的超高速缓存器满足网络服务请求。
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