CN1284081C - 以对等方式广泛分发电子内容的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在计算机网络中分发信息的方法、程序及系统。本发明包括将一个电子文件分割成多个片段，以及接着将一个文件片段下载给请求该文件片段的第一客户机。如果第二客户机请求该相同的文件片段，则将该请求重定向到该第一客户机。于是，该第一客户机充当一个对等服务器，并将所请求的文件片段下载给该第二客户机。

Description

以对等方式广泛分发电子内容的方法和装置
对相关申请的交叉参考
本申请与申请序号为No.09/888,472、标题为”Method and Apparatusto Encourage Client into a Distributed Peer to Peer Sharing Technology”(鼓励客户机采用分布式对等共享技术的方法和装置)并于同日申请的共同未决的美国专利申请相关。上述共同转让的、共同未决的美国专利申请的内容在此作为参考并入本申请。
技术领域
本发明一般而言涉及计算机网络环境，而更具体而言，涉及数据的大量分发。
背景技术
目前用于在因特网上分发大量数据的技术由以下构成：一个或多个可从中得到内容的“主”服务器，及很多其它存储该相同数据的“镜像”站点。典型地，该主服务器极易被淹没，而终端用户被迫手工地去尝试一个镜像站点列表。这些镜像站点中的每一个实际上可能具有或不具有更新之内容，因为这些镜像站点典型地由基于时间的自动技术(典型地为安排在午夜的cron job)来驱动。该分发方案在处理人们对特殊数据的初始的兴趣浪潮时会产生很大的问题，且非常浪费。
因此，一种将主服务器上的请求以无缝的对等之方式卸载给附近其它正在下载该相同内容的客户机是可取的。
发明内容
本发明提供一种用以在一个计算机网络中分发信息的方法、程序及系统。本发明包括将一个电子文件分成多个片段，及接着将一个文件片段下载给请求该文件片段的第一客户机。如果第二个客户机请求该相同的文件片段，则将该请求重定向到该第一个客户机。于是，该第一个客户机充当一个对等服务器，及将该请求之文件片段下载给该第二个客户机。
附图说明
在所附的权利要求中陈述了被认为是本发明特征的新颖特性。然而，通过结合附图参考下面的说明性实施例的详述，将最佳地了解本发明本身及一种较佳的使用模式和本发明更进一步的目的和优点，其中：
图1是描述一个可实施本发明的数据处理系统网络的图示；
图2是描述可根据本发明一较佳实施例实现为一个服务器的数据处理系统的方块图；
图3是描述可实施本发明的数据处理系统的方块图；
图4是描述根据本发明的对等卸载的流程图；
图5是描述根据本发明绕过一个停止运转的对等服务器的流程图；以及
图6是描述根据本发明的对等数据分发中的安全程序的流程图。
具体实施方式
现参考附图，图1描述了一个可实施本发明的数据处理系统网络。网络数据处理系统100为一个可于其中实施本发明的计算机网络。网络数据处理系统100包含一个网络102，该网络是用于在网络数据处理系统100内连接在一起的各种装置与计算机之间提供通信链接的媒体。网络102可包含诸如缆线、无线通信链接、或光缆等连接。
在该描述之实例中，服务器104以及存储单元106连接到网络102上。此外，客户机108、110及112亦连接到网络102上。这些客户机108、110及112可为例如个人计算机或网络计算机。在该描述之实例中，服务器104给客户机108-112提供数据，例如启动文件(boot file)、操作系统映像及应用。客户机108、110及112为服务器104的客户机。网络数据处理系统100可包含另外的服务器、客户机及其它未显示的装置。在该描述之实例中，网络数据处理系统100为因特网，其中网络102代表一个遍及全球的、利用TCP/IP(传输控制协议/网际协议)协议套件互相通信之网络和网关的集合。该因特网的核心为主要节点或主计算机间的高速数据通信线路主干，其由数以千计的对数据和消息进行路由的商业、政府、教育和其它计算机系统所组成。当然，亦可将网络数据处理系统100实现为若干不同的网络类型，例如一个内部网、一个局域网(LAN)、或一个广域网(WAN)。希望以图1作为一个实例，而非作为本发明的一个结构限制。
参考图2，图2为一方块图，描述了根据本发明一较佳实施例的可实现为如图1中的服务器104的一个服务器的数据处理系统。数据处理系统200可为一个对称多处理器(SMP)系统，其中包含多个连接到系统总线206上的处理器202和204。或者，可使用单个处理器系统。连接到系统总线206上的还有存储器控制器/高速缓存208，其提供了一个到本地存储器209的接口。输入输出(I/O)总线桥210连接到系统总线206上，并提供一个到I/O总线212的接口。如所描述的，可以将存储器控制器/高速缓存208和I/O总线桥210集成在一起。
连接到I/O总线212上的外围部件互连(PCI)总线桥214提供一个到PCI局部总线216的接口。可将若干调制解调器连接到PCI总线216上。典型的PCI总线的实现将支持四个PCI扩充槽或附加连接器。可经由调制解调器218和网络适配器220提供通向图1所示的网络计算机108-112之通信链接，其中经由附加板将调制解调器218和网络适配器220连接到PCI局部总线216上。
附加的PCI总线桥222和224为附加的PCI总线226和228提供接口，其可以支持附加的调制解调器或网络适配器。以此方式，数据处理系统200允许连接到多个网络计算机上。如所描述的，可以将一个存储器映像图形适配器230和硬盘232直接或间接地连接到I/O总线212上。
本领域的一般技术人员将会理解图2中所描述的硬件是可以改变的。例如，作为对该描述之硬件之附加或代替，亦可使用其它的外围设备，例如光驱等等。该描述之实例并未意欲隐含对本发明的结构限制。
图2中所描述的数据处理系统例如可为一个运行高级交互执行(AIX)操作系统的IBM RISC/System 6000系统，此为纽约Armonk的国际商业机器公司(IBM)的一项产品。
现参考图3，图3为一方块图，描述了一个可实现本发明的数据处理系统。数据处理系统300为一个客户端计算机的一个实例。数据处理系统300使用一种外围部件互连(PCI)局部总线结构。虽然该描述的实例使用一个PCI总线，但亦可使用其它的总线结构，例如加速图形端口(AGP)和工业标准结构(ISA)。经由PCI桥308将处理器302和主存储器304连接到PCI局部总线306上。PCI桥308亦可包含一个集成的存储器控制器和用于处理器302的高速缓冲存储器。可经由直接部件互连或经由附加板形成附加的到PCI局部总线306的连接。在该描述之实例中，藉由直接部件连接将局域网络(LAN)适配器310、SCSI主机总线适配器312、及扩充总线接口314连接到PCI局部总线306上。与此相对照，藉由插入扩充槽中的附加板将音频适配器316、图形适配器318、及音频/视频适配器319连接到PCI局部总线306上。扩充总线接口314为键盘和鼠标适配器320、调制解调器322及附加存储器324提供一个连接。小型计算机系统接口(SCSI)主机总线适配器312为硬盘驱动器326、磁带驱动器328、光盘(CD-ROM)驱动器330及数字视盘(DVD)驱动器332提供一个连接。典型的PCI局部总线实现将支持三个或四个PCI扩充槽或附加连接器。
操作系统运行在处理器302上，用于协调和控制图3所示数据处理系统300中的各种部件。该操作系统可为一个商业上可获得的操作系统，例如可自微软公司买到的Windows 2000。一个面向对象的编程系统(例如Java)可连同该操作系统一起运行，且该面向对象的编程系统可将来自在数据处理系统300上执行的Java程序或应用的调用提供给该操作系统。″Java″为SunMicrosystems公司的一个商标。该操作系统、该面向对象操作系统及应用或程序的指令位于存储设备(例如硬盘驱动器326)上，并且可将指令加载到主存储器304中，以供处理器302执行。
本领域一般技术人员将会理解图3中的硬件可随实现而发生变化。作为图3中所描述之硬件之附加或代替，亦可使用其它的内部硬件或外围设备，例如闪速ROM(或同等的非易失性存储器)或光盘驱动器等等。而且，亦可将本发明的过程应用到多处理器数据处理系统上。
作为另一个实例，数据处理系统300可为一个独立系统，其配置为可在不需依靠某种类型的网络通信接口的情况下启动，而不管数据处理系统300是否包括某种类型的网络通信接口。作为进一步的实例，数据处理系统300可为个人数字助理(PDA)设备，其配置为具有ROM(只读存储器)和/或闪速ROM，以提供非易失性存储器，用于存储操作系统文件和/或用户产生的数据。
图3中所描述之实例和上述之实例并非意欲隐含对结构的限制。例如，数据处理系统300除了采取PDA形式之外，亦可为笔记本型计算机或手持计算机。数据处理系统300亦可为一个公共信息查询站(kiosk)或一个Web设备。
在现有技术之分发大量数据的方法中，开启从一客户机到一服务器(或为主服务器或为一镜像站点)的一直接连接。接着，将该请求之文件的所有字节按顺序从第一个到最后一个地下载。在某些情况下，如该连接中断，则该客户机可在该错误点重新开始下载。在所有的情况下，下载是线性的和顺序的，并且以字节或数据包为基础。典型地，该服务器处理有限数量的请求，直到因带宽限制而达到饱和为止。
本发明提供一种无缝地利用对等技术将主服务器上的请求卸载给附近其它正在下载相同内容的客户机的方法。
现参考图4，图4为一流程图，描述了根据本发明的对等卸载。该过程修改现有技术的方法，以便减少整个因特网上的带宽消耗。该过程始于将一个大型文件分割成片段(步骤401)。例如，如果该文件为650兆字节(MB)，则可以将该文件分割成650个、各自为1兆字节的片段。接着，将这些片段下载给不同的客户机(步骤402)。在当前的实例中，然后，每一个客户机正好拥有该总文件的650分之一，并且可将其各自的1兆字节片段重新传播给一对等客户机。
当一新客户机请求该文件的一个片段时(步骤403)，则含有该原始完整文件的服务器确定该客户机请求的文件片段是否已经下载给另一客户机(步骤404)。如尚未下载该请求之文件片段，则该服务器满足该请求并将该请求之文件片段下载给该新客户机(步骤405)。如该请求之文件片段已下载给另一个客户机，则该服务器将该新请求的客户机重定向到一个对等服务器上(步骤406)。该重定向可以基于相对的网络位置。例如，所有在美国德州对一文件片段的请求将趋赴德州的一个对等服务器上。
使用本发明的效果是：当试图存取该文件的人数增加时，则为该文件提供镜像之对等服务器列表(和由那些服务器所增加的潜在带宽)亦将以相同的速率或可能更快的速率增加。可根据负载动态地变更一个文件被分割的片段的大小和总数。以此方式，该负载越大，则该主服务器所产生的片段就越小，并且对各对等服务器的依赖性就越高。
下面的实例有助于更进一步说明本发明的应用。650个客户机试图同时自该相同的主服务器中下载同一个650MB的文件，并排队等候服务。前65个客户机连接到该主服务器上，并且接收该文件的一个片段并且与至少其它10个客户机共享该片段。以此方式，该主服务器仅须处理65个下载(假定各对等服务器中无任何服务器共享数据，否则该下载总数将更少)，外加将所述的其它客户机重定向到正确机器上的开销。重定向客户机的成本(在CPU的使用和带宽方面)低于重新传送该相同文件650次的成本。
参考图5，图5是描述根据本发明绕过一个停止运转的对等服务器的流程图。利用上面的实例，其中有可能所述65个对等服务器中的任何一个服务器会在任何时间停止运转(毕竟这些服务器是由终端用户所拥有的)(步骤501)。结果，客户机将与该对等服务器失去连接(步骤502)，且须重新连接到该主服务器上(步骤503)。接着，该主服务器将这些客户机重定向到另一个对等服务器上，或将这些客户机本身变成对等服务器(步骤504)。然后，该主服务器自该对等镜像列表中移除该停止运转的对等服务器(步骤505)。
现参考图6，图6为一流程图，根据本发明描述了在对等数据分发中的安全程序。基于安全的理由，该主服务器可将该文件的一个小的摘要直接传送给客户机(步骤601)。这样做是为了客户机可准确地知道对等服务器中是否有任何服务器损坏了其各自的文件片段(步骤602)。一个摘要典型地为一组验证字节，例如循环冗余校验(CRC)，其为一个数据块所独有的。作为一个简化的实例，一块数据，例如“这是我的快乐字符串”，可能具有值为14的CRC值。此为一个单向算法，其近乎唯一性地验证数据为未被改动的。继续该上面的实例，一个服务器/对等服务器可能先传送该CRC，继之传送“这是我的快乐字符串”，且该客户机将比较该字符串的CRC并验证成功地传送了该字符串。
在将整个文件一次传送的情况下，该服务器/对等服务器仅需传送该整个文件的一单个摘要，因为其粒度是以文件为基础的。该客户机接收亦或不接收该整个文件。在传送一个文件的诸片段的情况中，必须传送一分别的摘要以验证每一个片段(与该整个文件的一单个摘要相对)。此外，对于大的文件验证每一个文件片段更有效，因为当数据与摘要的比率越高时(即该整个文件具有一个摘要)，则一个人得到一个唯一的数字的可能性就越低，而问题未被发现的可能性就越高。
如果其中一个对等服务器决定传递不需要的数据(例如一个计算机病毒)时，则该数据的摘要将与来自该主服务器的摘要不相匹配，这样该客户机将知道要扔掉该假冒的数据。如果一个文件片段已受到损坏，则该接收客户机将联系该主服务器，并且该主服务器将终止与该造成损坏的对等服务器的连接(步骤603)。此外，可从该主服务器将每一个文件片段的摘要传送给该客户机，以便该客户机可确定需重新传送该文件的哪一个片段(步骤604)。该主服务器可接着重新传送该必要的文件片段(步骤605)。亦建议在该整个文件的摘要中传送该服务器的详细信息。以此方式，则不管在该传送中涉及多少对等服务器，均可能立即确定非法分发之数据的来源。
重要的是注意到，尽管已在一个具有完整功能的数据处理系统的情境下说明了本发明，本领域一般技术人员将理解能够以一种包含指令的计算机可读取介质的形式和多种形式分发本发明的过程，并且不管实际用以进行分发的信号承载介质的特定类型，本发明都同样地适用。计算机可读取介质的实例包含可记录型介质，例如软盘、硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD-ROM)、数字视盘(DVD-ROM)及传输型介质，例如数字和模拟通信链接、利用诸如射频和光波传输等传输形式之有线或无线通信链接。该计算机可读取介质可采取编码格式的形式，其中可将其译码以实际用于一特定数据处理系统中。
已为描述和说明的目的介绍了本发明，但非意指其为详尽无遗的或将其限制在该揭示之形式下的发明。对于本领域一般技术人员来说许多修正和变化将是显然的。选择和说明该具体实施例是为了最适当地阐述本发明的原理和其实际的应用，及为了使本领域一般技术人员理解本发明，以实现包括适合于所设想的特定应用的各种修正的各种具体实施例。

Claims (4)

1.一种用于在包括一服务器和多个客户机的计算机网络中以电子文件形式分发信息的方法，该多个客户机中的一些或全部客户机可以用作并行下载信息的对等服务器，该方法包括以下步骤：
该服务器将电子文件分割(步骤401)成多个片段；
该服务器接收(步骤403)来自客户机的对文件片段的请求；
如果该文件片段在对等服务器上不可用(步骤404)，则该服务器将该文件片段下载(步骤405)给该客户机；
该服务器将客户机的请求重定向(步骤406)到该文件片段可用(步骤404)的对等服务器；
该服务器维护包含连接到该网络的各对等服务器的对等镜像列表；
该服务器接收来自一客户机的指示(步骤503)，指示该客户机无法从停止运转的对等服务器(步骤501)接收(步骤502)文件片段；
该服务器从镜像列表中删除该停止运转的对等服务器(步骤505)；
该服务器将该客户机重定向(步骤504)到另一对等服务器或将该文件片段下载给该客户机。
2.如权利要求1的方法，还包括：
该服务器将文件片段的摘要发送(步骤601)给每个已收到该文件片段的客户机；
该服务器接收(步骤602)来自一客户机的消息，其中该消息指示一对等服务器已损坏文件片段，即，该客户机计算的已收到文件片段的摘要不匹配于从该服务器收到的摘要；
该服务器断开(步骤603)与造成损坏该文件片段的对等服务器的连接；以及
该服务器将该文件片段重新传送(步骤605)给该客户机，其中该重新传送的文件片段中没有任何损坏的内容。
3.如权利要求1或2的方法，还包括：
该服务器将每个已下载文件片段的客户机转变成一对等服务器。
4.一种用于在包含服务器和多个客户机的计算机网络中以电子文件形式分发信息的系统，该多个客户机中的一些或全部客户机可以用作并行下载信息的对等服务器，该服务器包括：
分割部件，其将电子文件分割成多个片段；
接收器，其接收来自一客户机的对文件片段的请求；
通信部件，如果请求的文件片段在对等服务器上不可用，其将请求的文件片段下载给该客户机；
重定向部件，其将客户机的请求重定向到文件片段可用的一对等服务器；
存储装置，其用于储存包含连接到该网络的各对等服务器的对等镜像列表；
连通性部件，其从该对等镜像列表中删除已不再连接到该网络的对等服务器。
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