CN1298155A - 轻量级目录访问协议服务器的永久性高速缓存 - Google Patents

Abstract

一种数据高速缓存机制,其中,信息被储存在高速缓存和永久性存储器中。这个信息被用来响应来自客户机的请求。对高速缓存中信息的变化执行监视。对发现高速缓存中信息的变化作出响应,用变化更新该永久性存储器。当服务器被重新起动时,永久性存储器中的信息被用来重建高速缓存的信息。

Description

轻量级目录访问协议服务器的永久性高速缓存

本发明一般涉及改进的数据处理系统，具体涉及访问那些用于定位网络上单位的位置信息的方法和装置。更具体地，本发明提供了对由目录服务器提供的位置信息进行高速缓存的方法和装置。

轻量级目录访问协议(LDAP)是使用户能够定位组织、个体和其它资源诸如网络上的文件和设备的软件协议，不论在因特网上或者在企业的内部网上。LDAP是目录访问协议(DAP)的“轻量级”版本，该协议是X.500的一部分，是网络中目录服务的标准。

在网络中，目录告诉用户某些东西被定位在网络中的什么地方。在TCP/IP网络上，域名系统(DNS)是把域名与具体网络地址联系起来的目录系统，网络地址是在网络上的唯一位置。然而，在许多情况下，用户可能不知道用户期望定位的个体的域名。LDAP允许用户搜索某个个体，而不需要知道他们被定位在什么地方。

LDAP目录被组织在包括下列层次的一个简单的“树”型层次结构中：

●“根”目录(树的起始地方或者来源)，向外分叉为：

●国家，每个国家又向外分叉为：

●组织，又向外分叉为：

●组织的单元(分部，部门等等)，又向外分叉为(包括一个入口)：

●个体(包括人、文件和共用的资源，诸如打印机)

LDAP目录可以被分布在许多服务器中。在这样一种情况下，每个服务器都可以有一个周期性地被同步的整个目录的复制版本。接收到来自某个用户的请求的LDAP服务器对该请求作出响应。这种响应包括在必要时把这种请求传递到其它服务器上，但是对用户保证单一的协调反应。

在这些服务器中，高速缓存一般是用来改进性能的一种机制。有了高速缓存，数据被储存在服务器的一种本地的存储器里面。这种数据被用来满足数据访问请求，而不是到数据源去获得数据。在服务器被重新起动时，这个高速缓存中的所有信息都会丢失，因为这个高速缓存的信息被储存在服务器的本地存储器中。由客户机提出的查询在服务器被重新起动之后将招致性能击中，直到适当的信息被存放在高速缓存中并且到达一种稳定的状态。对该服务器的每个查询将从某个数据库中获得并且被高速缓存在该服务器中。典型地，获取某个没有被高速缓存的入口的反应时间为一秒或几秒，而用于获取被高速缓存的入口的反应时间通常为0.01秒。当对以某个频率重复的请求的响应已经被高速缓存在服务器时，通常就达到一种稳定的状态。

因此，减少或者消除由重新起动服务器所造成的性能击中的一种改进的方法和装置将是有利的。

本发明提供一种方法和装置，用于减少或者消除由重新起动服务器所造成的性能击中。提供一种数据高速缓存机制，其中，信息被储存在高速缓存和永久性的存储器中。这个信息被用来对客户机的请求作出响应。对定位在高速缓存中的信息的变化进行监控。对发现高速缓存中的信息变化作出响应，根据这些变化对永久性存储器进行更新。当服务器被重新起动时，该永久性存储器中的信息被用来重建位于高速缓存器中的信息。

在附加的权利要求中，给出了本发明的新颖特征。然而，发明的本身，以及使用的最佳方式，进一步的目标和优点，最好是通过结合附图对某个说明性的实施例的下列详尽描述来理解，其中：

图1是可以实施本发明的一个分布式的数据处理系统的一种图示；

图2描述了可以根据本发明的最佳实施例、作为服务器来实施的一个数据处理系统的示意图；

图3是一个示意图，说明根据本发明的最佳实施例，为轻量级目录访问协议(LDAP)服务器提供永久性的高速缓存的部件；

图4是一个过程的高层流程图，根据本发明的最佳实施例，为LDAP目录服务器提供永久性的高速缓存；

图5是一个过程的流程图，根据本发明的最佳实施例，在服务器启动期间，初始化高速缓存；

图6是一个过程的流程图，根据本发明的最佳实施例，识别过滤器高速缓存的变化；以及

图7是一个过程的流程图，根据本发明的最佳实施例，以高速缓存的信息来更新永久性的存储器。

现在参考这些附图，图1描述了可以实施本发明的一个分布式数据处理系统。分布式数据处理系统100是一个可以实施本发明的计算机网络。分布式数据处理系统100包含网络102，这是用来为分布式数据处理系统100内连接在一起的各种设备和计算机之间提供通信连接的介质。网络102可以包括诸如电线或者光纤电缆的永久连接，或者通过电话连接的临时连接。

在描述的例子中，服务器104和服务器106与存储器108一起连接到网络102。此外，客户机110、112和114也连接到网络102。这些客户机110、112和114例如可以是个人计算机或网络计算机。对于这种应用目的，网络计算机可以是任何计算机，连接到某个网络，接收连接到该网络的另一个计算机的程序或者其它应用。在描述的例子中，服务器104向客户机110-114提供数据，诸如启动文件，操作系统映象和应用程序。

客户机110、112和114是对服务器104的客户机。另外，客户机110-114也可以是这些例子中对服务器106的客户机。尤其是，服务器104和106可以是LDAP服务器，为分布式数据处理系统100中的各种资源提供定位服务。定位信息被包含在LDAP目录中，该目录可以位于服务器104或者服务器106中。而且，该目录还可以被分布在这些服务器和其它没有被显示的服务器之间。

服务器104和106能够执行对LDAP目录的适当操作，并且对请求信息的客户机返回响应。LDAP目录也被称作目录信息树(DIT)。这棵树由若干入口组成，其中每个入口都有名称。入口中的一个或多个属性形成其相对辨别名(RDN)，这在该树中的兄弟之间是唯一的。从某个特定的入口到树根的一个直接下属的入口序列的相对辨别名的并置，形成该入口的辨别名(DN)，这在树内是唯一的。辨别名的例子是CN＝Steve Smith，0＝有限查询，C＝GB。

另外，一些服务器可以保持高速缓存或者入口的影子备份，这可以被用来回答搜索和比较查询。关于入口的更多信息可以在位于www.ietf.org/rfc/rfc2251.txt的RFC 2251中找到。RFC 2251是为LDAP规定标准的文档。

分布式数据处理系统100可以包括附加的服务器、客户机和其它没有示出的设备。在描述的例子中，分布式数据处理系统100是带有网络102的因特网，代表一组全球范围的网络和网关，使用TCP/IP套件协议来进行相互通信。在因特网的核心，是主节点或者主机之间的高速数据通信线路的支柱，包括成千上万的商业、政府、教育和发送数据和信息的其它计算机系统。当然，分布式数据处理系统100也可以作为许多不同类型的网络来实施，例如，企业内部网，局域网(LAN)或者广域网(WAN)。图1只是作为一个例子，而并非作为本发明的一种结构限制。

参考图2，该示意图描述了可以作为一个服务器来根据本发明的最佳实施例实施的数据处理系统，例如图1中的服务器104或者服务器106。数据处理系统200可以是包括连接到系统总线206的多个处理器202和204的一个对称的多处理器(SMP)系统。或者，也可以使用单处理器系统。同时连接到系统总线206的还有存储器控制器/高速缓存208，向本地存储器209提供接口。输入/输出总线桥210连接系统总线206并且向输入/输出总线212提供接口。存储器控制器/高速缓存208和输入/输出总线桥210可以象描述的那样被集成。

连接输入/输出总线212的外围部件互连(PCI)总线桥214提供到PCI本地总线216的接口。若干调制解调器可以连接到PCI总线216。典型的PCI总线结构将支持四个PCI扩展槽或者插入式的连接器。对图1的网络计算机108-112的通信连接可以通过由插入板连接到PCI本地总线216的调制解调器218和网络适配器220来实现。

附加的PCI总线桥222和224为附加的PCI总线226和228提供接口，由此可以支持附加的调制解调器或者网络适配器。按照这种方式，数据处理系统200允许连接多个网络计算机。存储器映象图形适配器230和硬盘232也可以直接或者间接地连接到输入/输出总线212上。

一般熟悉这一技术的人将理解图2所述的硬件是可以变化的。例如，其它外围设备，诸如光盘驱动器等等，也可以用来代替所描述的硬件。所描述的例子并不意味着对本发明的结构限制。

图2描述的数据处理系统可以是，例如，IBM RISC/System 6000系统，是位于纽约Armonk的国际商业机器公司的产品，运行高级交互执行(AIX)操作系统。

现在参考图3，该示意图说明根据本发明的最佳实施例，用于为轻量级目录访问协议(LDAP)服务器提供永久性高速缓存的部件。在这个例子中，LDAP处理过程300包含用来从服务器接收请求的过程，处理该请求并且对发出该请求的客户机返回响应的的过程。具体来说，LDAP提供包括查询(搜索并且比较)、更新、鉴别以及其他的一些已知功能。搜索以及比较操作用来从服务器中检索信息。对于搜索操作，搜索的标准在搜索过滤器中指定。典型地，搜索过滤器是一种布尔表达式，包括属性名称，属性值，以及布尔操作，诸如AND/OR和NOT。过滤器可以被用来执行复杂的搜索操作。这些过滤器通常以过滤器串标识。另外，用户将规定一个基辨别名(DN)。这个基DN是搜索起点和搜索范围。搜索范围本身规定搜索请求是否可以被运用于单一的入口，入口的孩子，或者整个子树。单个的入口被看作是基层搜索，而将请求运用于入口的孩子则是一层搜索。运用请求到整个子树被称为子树搜索。

三个单元，一个基DN，一个搜索范围，以及一个过滤器键，形成了唯一性的标准组合，用于根据本发明的最佳实施例的给定的LDAP搜索查询。过滤器串、范围和基DN形成过滤器键。每个过滤器键对LDAP搜索是唯一的。过滤器串标识过滤器。

当LDAP处理过程300收到请求时，可以利用位于LDAP目录302或者高速缓存304中的信息来处理该请求。根据本发明的最佳实施例，LDAP处理过程300首先检查高速缓存304，确定所要求的信息是否在高速缓存中被找到。这个信息在这些例子中采用“入口”的形式。另外，如果该信息不能在高速缓存中被找到，则LDAP处理过程300执行在LDAP目录302中的搜索。

更进一步地，除包含入口之外，高速缓存304也可以包含过滤器。在这样的情况下，高速缓存304可以由入口高速缓存和过滤器高速缓存组成。当入口或者新的过滤器被创建时，这些入口和过滤器被放置在高速缓存304之内。过滤器被LDAP处理过程300用来定义为搜索并与给定的入口匹配所必须满足的条件。关于过滤器的更多信息可以在rfc2251.txt或者rfc2254中查找，这两个文件可以在www.ietf.org/rfc/rfc2254.txt中找到。当客户机的请求被服务器收到时，根据从客户机收到的搜索请求执行搜索操作。搜索请求包括选择用于确定哪个入口将响应该请求的过滤器。

本发明为永久性高速缓存机制提供一种方法、装置和计算机所执行的指令，将高速缓存的信息记录在永久性存储器中，诸如图3中的永久性存储器306。如果该服务器被重新起动，储存在永久性存储器，例如永久性存储器306，中的信息被检索。这个信息在服务器启动期间将被用来填充高速缓存，诸如高速缓存304。结果，LDAP查询的反应时间将不受影响。

为了进一步减少将信息从高速缓存中记录到永久性存储器的额外开销，不需要将位于高速缓存中的所有信息都存储在永久性存储器306中。例如，为了减少将高速缓存信息记录在永久性存储器的额外开销，只需存储重新建立高速缓存中的信息所需的最小高速缓存信息。更进一步地，后台处理器线索被用来以某种方式更新被储存在永久性存储器里面的永久性信息，使得搜索的反应时间就不受影响。

为了最大限度地减少记录高速缓存信息的性能影响，希望能最大限度地减少被储存在永久性存储器中的高速缓存数据的数量。在这些例子中，通过将过滤器键从过滤器高速缓存中存储到永久性存储器的平面文件中来最大限度地减少性能影响。

现在参考图4，根据本发明的最佳实施例，描述为LDAP目录服务器提供永久性高速缓存的处理过程的高层流程图。该过程从服务器启动开始(步骤400)。确定高速缓存信息是否在永久性存储器中(步骤402)。如果高速缓存信息存在，则在永久性存储器中检索高速缓存信息(步骤404)。所检索的信息被放置在服务器的高速缓存中(步骤406)。确定高速缓存是否已经被修改(步骤408)，如果高速缓存尚未被修改，那么过程返回步骤408。否则，用修改过程更新永久性存储器中的高速缓存信息(步骤410)，然后返回步骤408。

在这些例子中，高速缓存信息可以被限制，以便减少服务器的响应时间。在这些例子中，过滤器键被储存在永久性存储器里面，而不是位于高速缓存的所有信息。再看步骤402，如果高速缓存信息不在永久性存储器中，则过程直接进入步骤408，如上所述。

现在参考图5，根据本发明的最佳实施例，说明在服务器启动期间，初始化高速缓存的处理过程流程图。在服务器启动期间，该过程开始将n设置为等于永久性存储器中的入口个数(步骤500)。此后，索引i被设置为1(步骤502)。从永久性存储器中选择一个没有处理过的入口用于处理(步骤504)。在这些例子中，每个入口是一个过滤器键，该键是由基础DN，搜索范围和过滤器串形成的。与该过滤器串相关的过滤器被获得并且放置到过滤器高速缓存中以便填充该高速缓存(步骤506)。接着，使用该过滤器串获得入口ID(EIDs)来形成一个查询(步骤508)。EID是LDAP目录中一个入口的唯一标识符。在这些例子中，查询是SQL查询。查询基于基础DN、搜索范围和过滤器串。此后，利用该查询来获取入口ID(步骤510)。

接着，查询被创建，以便获取该EID的入口数据(步骤512)。利用步骤508得到的EID来建立这个查询。此后，利用该查询获取入口数据(步骤514)。然后，入口数据被放置在入口高速缓存中(步骤516)。此后，确定索引i是否等于n(步骤518)。如果索引i不等于n，那么该索引i被增量(步骤520)，过程返回步骤504，以便从永久性存储器中选择另一个入口用于处理。否则，过程终止。

关于填充高速缓存以及为LDAP服务器高速缓存入口的更多信息可以在下面的申请中找到：轻量级目录访问协议(LDAP)目录服务器高速缓存机制和方法，序号08/187,071，律师案号AT9-98-264，1998年11月5日提出申请，转让给相同的受让人，在这里参考结合。

永久性存储器中的每个入口采取过滤器键的形式。如上所述，每个过滤器键包含过滤器串、范围和基础DN。这些过滤器键被储存在永久性存储器的平面文件里面。

现在参考图6，根据本发明的最佳实施例，描述识别过滤器高速缓存变化的过程流程图。在这个例子中，“更新”标记被保持在过滤器高速缓存中，表明该过滤器高速缓存是否被改变过。旗语被用于保护最新的标记。这个过程周期性地被开始，并且被用来表明过滤器高速缓存是否响应某个请求而被更新。

该过程从接收更新过滤器高速缓存的请求开始(步骤600)。此后，更新标记的旗语被锁(步骤602)。确定更新标记是否被设置为0(步骤604)。如果更新标记被设置为0，那么更新标记被设置为1(步骤606)。此后，该旗语被解锁(步骤608)，随后终止该过程。再看步骤604，如果更新标记不是等于0，该过程直接进入步骤608，打开旗语。

现在参考图7，根据本发明的最佳实施例，描述以高速缓存信息更新永久性存储器的处理过程流程图。在这个图中说明的过程可以在被用来周期性地检查更新标记的后台线程或者过程中被执行。

过程开始等候一段时间(步骤700)。更新标记的旗语被锁(步骤702)。确定更新标记是否被设置为1(步骤704)。如果更新标记被设置为1，表明过滤器高速缓存被改变。在这种情况下，n被设置为等于过滤器高速缓存中的过滤器键的数目(步骤706)，索引i被设置为1(步骤708)。此后，选择一个没有处理过的过滤器用于处理(步骤710)。基础DN、搜索范围和过滤器串作为一个入口被写到永久性存储器(步骤712)。这种入口在这些例子中被称为过滤器键。接着确定索引i是否等于n(步骤714)。如果索引i不等于n，则索引i被增量(步骤718)并且过程返回步骤710，以便选择另一个过滤器键进行处理。

再看步骤714，如果索引i等于n，则所有过滤器键被处理，并且打开更新标记的旗语(步骤716)，处理过程返回步骤700。

再看步骤704，如果更新标记没有被设置为1，则旗语被解锁(步骤720)，处理过程返回步骤700。

这样，本发明提供了一种改进的方法、装置和指令，为目录服务器提供永久性高速缓存。本发明通过将高速缓存信息存储在作为永久性存储器的本地服务器中来提供这种优点。按这种方式，如果服务器被重新起动，被储存在永久性存储里面的信息可以被检索并且用于在服务器启动期间初始化高速缓存。结果，使用通常被储存在高速缓存中的信息的请求，不会由于那时高速缓存中的信息的不可用性而导致性能击中。按这种方式，重建高速缓存的时间被减少到检索高速缓存本身之内的信息所需的时间。本发明还提供了一种机制，通过仅仅将高速缓存中最小限度的一组信息存储在永久性存储器中，来减少请求处理期间的性能击中。

需要重视的是，虽然本发明是在一个全功能的数据处理系统的环境中被描述的，但一般熟悉这一技术的人将理解，本发明的处理过程能以指令的计算机可读媒介的形式和各种形式被分布，并且本发明能够平等地运用，而不论实际上用于进行分配的特殊类型的信号媒介是什么。计算机可读媒介的例子包括诸如软盘、硬盘驱动器、随机存取存储器和CD-ROM这样的可记录型媒介，以及例如数字和模拟通信链接这样的传输型媒介。

对本发明的描述主要是为了说明，但不打算在发明的形式上对本发明进行限制。对于那些熟悉这一技术的人来说，许多修正和变化都是明显的。虽然本发明是用LDAP目录服务器来说明的，但本发明的过程可以被运用于其他类型的服务器，其中的高速缓存信息用于处理客户机的请求。该实施例被选择和描述，以便充分地解释本发明的原理和实际应用，并且使熟悉这一技术的其他人能够理解为适合于特殊使用而进行各种修正的各种实施例。

Claims (34)

1.一种在数据处理系统中对数据进行高速缓存的方法，包括：

将信息存储在高速缓存和永久性存储器中；

监视高速缓存中信息的变化；以及

对发现在高速缓存中的信息变化作出响应，以该变化更新永久性存储器。

2.权利要求1的方法，其中的永久性存储器是硬盘驱动器。

3.权利要求1的方法，其中的变化被储存在永久性存储器的一个平面文件中。

4.权利要求1的方法，其中的变化是基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器中至少一个的变化。

5.权利要求4的方法，其中的基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器形成过滤器键。

6.权利要求1的方法，其中的监视步骤周期性地被执行。

7.权利要求1的方法，其中的监视步骤响应要求被执行。

8.权利要求1的方法进一步包括：

对高速缓存中的信息损失作出响应，使用永久性存储器重建高速缓存中的信息。

9.权利要求1的方法，其中的变化是在高速缓存中再创建信息所需的最小量的高速缓存信息。

10.一种数据处理系统中对数据进行高速缓存的方法，该方法包括数据处理系统执行的步骤：

将数据存储在高速缓存存储器中，其中，数据被用来对位置信息的请求作出反应，并且其中的数据包括一组过滤器键；

对事件作出响应，确定过滤器键是否已发生变化；

对过滤器键组已经发生的变化的判别作出响应，将变化存储在永久性存储器；以及

对重新起动数据处理系统作出响应，利用这组过滤器键重建高速缓存存储器中的数据。

11.权利要求10的方法，其中，过滤器键组中的每个过滤器键包括基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器。

12.权利要求10的方法，其中的事件是一个周期性的事件。

13.权利要求10的方法，其中的事件是改变高速缓存存储器中的过滤器键组的请求。

14.权利要求10的方法，其中，过滤器键组的变化用一个标记来表明。

15.权利要求14的方法，其中的标记在判别步骤期间被锁。

16.权利要求14的方法，其中的标记在存储步骤期间被锁。

17.一种对数据进行高速缓存的数据处理系统，该数据处理系统包括：

将信息存储在高速缓存和永久性存储器中的存储装置；

监视高速缓存中信息变化的监视装置；以及

更新装置，用于对发现在高速缓存中的信息变化作出响应，以该变化更新永久性存储器。

18.权利要求17的数据处理系统，其中，永久性存储器是硬盘驱动器。

19.权利要求17的数据处理系统，其中，变化被储存在永久性存储器的平面文件里面。

20.权利要求17的数据处理系统，其中，变化是基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器中至少一个的变化。

21.权利要求20的数据处理系统，其中，基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器形成过滤器键。

22.权利要求17的数据处理系统，其中，监视步骤周期性地被执行。

23.权利要求17的数据处理系统，其中，监视步骤被执行以响应某请求。

24.权利要求17的数据处理系统进一步包括：

对高速缓存中的信息损失作出响应的重建装置，用于使用永久性存储器在高速缓存中重建信息。

25.权利要求17的数据处理系统，其中，变化是在高速缓存中再创建信息所需的高速缓存信息的一个最小的量。

26.一种对数据进行高速缓存的数据处理系统，该数据处理系统包括所执行的步骤：

将数据存储在高速缓存存储器中的存储装置，其中，数据被用来响应对位置信息的请求，其中的数据包括一组过滤器键；

对事件作出响应的判别装置，用于确定过滤器键是否已发生变化；

对判别过滤器键组的变化作出响应的存储装置，用于将变化存储在永久性存储器中；以及

重建装置，用于对重新起动数据处理系统作出响应，利用过滤器键组重建高速缓存存储器中的数据。

27.权利要求26的数据处理系统，其中，过滤器键组中的每个过滤器键包括基础辨别名、搜索范围和搜索过滤器。

28.权利要求26的数据处理系统，其中，事件是一个周期性的事件。

29.权利要求26的数据处理系统，其中，事件是改变高速缓存存储器中的过滤器键组的请求。

30.权利要求26的数据处理系统，其中，过滤器键组的变化用标记来表明。

31.权利要求30的数据处理系统，其中，标记在判别步骤期间被锁。

32.权利要求30的数据处理系统，其中，标记在存储步骤期间被锁。

33.一种在计算机可读媒介中的计算机程序产品，用于在数据处理系统中对数据进行高速缓存，该计算机程序产品包括：

第一指令集，用于将信息存储在高速缓存和永久性存储器中，其中，信息被用来响应来自客户机的请求；

第二指令集，监视高速缓存中信息的变化；以及

第三指令集，对发现在高速缓存中的信息变化作出响应，并以该变化更新永久性存储器。

34.一种计算机可读媒介中的计算机程序产品，用于在数据处理系统中对数据进行高速缓存，该计算机程序产品包括所执行的步骤：

第一指令集，将数据存储在高速缓存存储器中，其中，数据被用来响应对位置信息的请求，并且，其中的数据包括一组过滤器键；

第二指令集，对事件作出响应，确定过滤器键是否已发生变化；

第三指令集，对过滤器键组变化的判别作出响应，将变化存储在永久性存储器中；以及

第四指令集，对重新起动数据处理系统做出响应，在高速缓存存储器中使用过滤器键组重建数据。

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