CN1726674A - 在具有多个网络设备的数据处理系统中最优化网络连接 - Google Patents

Abstract

一种用于在网络上进行通信的数据处理系统包括至少两个网络连接设备。所述系统响应对网络通信的请求选择所述连接设备中的一个。该系统可以使得没有被选择的至少一个连接设备无效，并且使用所选择的连接设备发起所请求的网络通信。该系统可以基于与每个连接设备相关联的一组参数为特定的通信选择最优的连接设备。这些参数可以包括连接设备的带宽、成本和安全性。可以与服务提供者协商用于每个连接设备的一个或多个参数值。该系统可以通过关闭所有没有被选择用于所述网络通信的连接设备来使得所述连接设备中的至少一个无效。该系统还可以在所述通信终止之后关闭所选择的连接设备。

Description

在具有多个网络设备的数据处理系统中最优化网络连接

技术领域

本发明涉及网络使能的数据处理系统，并且更具体地涉及具有多个网络连接设备的数据处理系统。

背景技术

在网络使能的数据处理系统领域内，日益普遍地遇到具有多个网络连接设备(也被称为网络设备、网络接口卡(NIC)、网络适配器以及其他不同的名称)的设备。例如，现在可获得的商业上被分发的膝上计算机和台式计算机具有有线以太网网络设备、无线以太网设备以及符合Bluetooth^TM(蓝牙)的网络设备。提供多种网络设备改进了网络感知(network aware)设备连接网络的能力。除了传统的数据处理系统之外，在普及设备(pervasive device)中也使用这种多通信设备的灵活性，所述普及设备诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)等。在这些应用中，对多个网络设备的使用，虽然提供了对联网的资源的增强的访问能力，却通常是以相对简单的方式实现的，所述相对简单的方式不能在与每个网络设备相关联的网络参数之间进行区分。此外，对附加的网络设备的使用增加了不希望的电源(电池)消耗。这个问题在这样的设计中尤其显著，其中即使在没有或只有一个网络设备被激活时，电能也被不加区别地提供给所有的网络设备。在手持设备的环境中节约电能是特别重要的，其中制造者总是寻找增加电池的寿命的方法。所希望的是实现一种使用多个网络设备的系统，其中基于一组可能包括功率消耗、性能、可靠性、成本等等的标准来最优化对使用哪个网络设备的选择。

发明内容

通过一种用于在网络上进行通信的数据处理系统解决了上面确定的问题。所述系统包括至少两个网络连接设备。所述系统响应对网络通信的请求选择一个连接设备。所述系统可以使得没有被选择的至少一个所述连接设备无效，并且使用被选择的连接设备发起所请求的网络通信。所述系统可以基于与每个连接设备相关联的一组参数为特定的通信选择最优的连接设备。这些参数可以包括连接设备的带宽、成本和安全性。可以与服务提供者协商用于每个连接设备的一个或多个参数值。所述系统可以通过关闭所有没有被选择用于所述网络通信的连接设备来使得所述连接设备中的至少一个连接设备无效。所述系统还可以在所述通信终止之后关闭所选择的连接设备。

附图说明

现在将参考附图仅作为示例说明本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的数据处理系统的被选择的元件的方框图；

图2是根据本发明的一个实施例的数据处理系统的软件组件的概念图；

图3是根据本发明的一个实施例的数据处理网络配置的所选择的组件的概念图；

图4示出了一个适用于具有多个网络连接设备的数据处理系统内的表；

图5是根据本发明的一个实施例的网络通信的方法的流程图；

具体实施方式

下面说明了一种被配置有多个网络连接设备的数据处理系统以及一种用于选择并激活所述网络连接设备中的一个网络连接设备的方法。选择并激活所述网络连接设备中的一个网络连接设备可以基于由用户、网络或这两者的组合定义的一组参数或约束。没有被选择的网络连接设备可以被关闭电源，以便节约功率消耗并且延长电池寿命，这在移动系统中是特别有益的。

对最适合的网络连接设备的选择可以基于由用户定义的对各种网络参数的偏好，所述网络参数诸如速率或带宽、安全性、以及成本。与每个网络连接设备相关联的参数可以动态地改变，并且该系统可以通过与服务提供者通信或协商确定所述各种参数。以这种方式，本发明通过使得所述网络连接设备适合于所请求的特定网络传输，使得系统能够最大限度地利用它的多网络连接设备能力。此外，通过激活单个网络连接设备，同时将其他网络连接设备保持在低功率状态，本发明延长了所述系统的移动实施例的工作寿命。

现在参考图1，其给出了根据本发明的一个实施例的数据处理系统101的被选择的硬件元件。如图1所示，数据处理系统101包括处理器110、存储器112、多个网络连接设备114、116和118，以及电源诸如电池117。电源总线或信号111连接电池117、处理器110和每个网络连接设备114到118。如其名称所暗示的，电源总线111使得处理器110能够有选择地给网络连接设备114到118供电。逻辑总线或外围总线113也连接处理器110和网络连接设备114到118。处理器110可以用通用处理器、嵌入式处理器或专用集成电路(ASIC)实现。不论是哪种实现，出于本发明的目的，处理器110一般被配置为执行指令以便向网络连接设备114到118提供数据。然后所述网络连接设备负责修改从处理器110接收的信息，并且以适合于在相应的网络上传输的方式对其进行格式化。

在各个实施例中，数据处理系统101可以被实现为台式或膝上计算机、蜂窝电话、PDA等。类似地，网络连接设备114到118可以包括有线以太网设备、无线以太网设备、蓝牙设备、DSL调制解调器设备等。图1中给出的每个设备都被连接到诸如电池117的电源。

在一个实施例中，数据处理系统101被配置为通过选择将在其上路由通信的所述网络连接设备中的一个网络连接设备来响应对网络通信的请求(来自用户或应用程序)。系统101的给出的实施例还被配置为关闭没有被选择用于传输所述通信的网络连接设备的电源。网络连接设备114到118中的每一个都提供了到网络120的连接，网络120可以代表，例如，企业的内联网或因特网。

现在参考图2，其给出了适合于在数据处理系统101的一个实施例中使用的所选择的软件元件。在给出的实施例中，数据处理系统101包括一个或多个应用程序130、操作系统132和连接守护程序(daemon)134。在本发明的上下文中，应用程序130一般地由能够使用户通过一个或多个网络120与其他数据处理系统(未示出)发送和接收信息的一类程序例示。

应用程序130可以代表例如传统的Web浏览器，不论所述浏览器是基于桌面的Web浏览器还是专门被设计为用于便携或手持设备中的浏览器。

操作系统132负责管理数据处理系统101的资源，包括任何存储器资源、进程调度、I/O等等。操作系统132还提供了应用程序130可以在其中执行的环境。操作系统132可以代表诸如来自于IBM公司的AIX操作系统的基于UNIX的操作系统，来自微软公司的Windows系列操作系统，或是诸如由Red Hat和3G LAB开发的eCos操作系统的被设计为用于便携设备中的嵌入式操作系统。

根据图2中给出实施例，数据处理系统101还包括连接守护程序134。如它的名字暗示的，连接守护程序134是在操作系统132之下无期限地执行的低层代码。在其他实施例中，连接守护程序134可以被实现为操作系统的网络代码的一个不可缺的部分，操作系统中的网络代码在建立连接之前调用的用户级守护进程，或者将由用户程序选择的网络设备和/或地址映射到最优的物理网络接口的插入程序库(interposition library)。连接守护程序134被配置为响应网络连接请求，选择并激活多个网络连接设备中的一个网络连接设备。典型地，应用130的用户将诸如通过在传统的Web浏览器中输入一个URL，并且由此产生一个HTTP GET请求或其他的这种命令而发起连接请求。在图2示出的实施例中，操作系统132以类似于操作系统将应用程序打印请求委派给打印假脱机程序(spooler)的方式的方式将连接请求委派给连接守护程序134。

连接守护程序134被特别地配置为监视数据处理系统中的可用网络连接设备。响应连接请求，连接守护程序134确定所述网络连接设备中的哪一个网络连接设备最适合于处理当前的连接请求。所述最合适的网络连接设备的确定可以基于这样一组约束，所述约束可以是用户规定的或是由设备制造商建立的，或者是两者的组合。

参见图4，其给出了可以由连接守护程序134使用的表140的概念描述。在此说明中，连接守护程序134为存在于系统101上的每个网络连接设备在表140中维护一个表项。对于每个这种网络连接设备，表140包含这样的信息，所述信息可以由连接守护程序134用于为待解决的连接请求确定最合适的连接。在表140中为每个网络连接设备表项维护的信息可以包括，例如，可用性信息142、带宽信息143、安全性信息144、价格信息145、功率要求信息146等。连接守护程序134可以时常(周期性地或异步地)轮询所述多个网络设备，以便检测任何网络连接设备的状态的改变。

可用性信息142可以指示相应的网络连接设备当前是否可以用于服务。如果作为一个例子所述网络连接设备是有线以太网适配器，并且所述数据处理系统位于车辆中，则所述有线适配器将不能用于服务。类似地，对于位于其无线信号范围之外的无线适配器，该适配器也将不能使用。通过在带宽信息列143中指示为0的带宽，可以维护这种可用性信息。否则，所述带宽信息就指示可在相应的网络上收发(发送或接收)数据的速率。带宽信息可以基于历史数据，其中数据处理系统或网络连接设备本身计算并维护数据速率信息。可以基于通常包含在被在网络上传递的数据包中的时间戳信息，做出带宽的估计。安全性信息144可以指示相应的网络连接设备使用的加密级别和/或类型，而价格信息145反映在该连接上传递数据的成本。对于给定的网络连接设备，价格信息145可以相对地是静态的，或者它可以相对缓慢地变化。例如，与在周末或其他相对少活动的时间段相比，在营业时间特定的网络可以向用户更多地收费。在一个实施例中，价格信息可以由系统101的用户和某种形式的服务提供者之间的协商产生。在另一个实施例中，价格信息可以根据服务提供者是否是优选的(预先协商的)服务提供者而改变。相对于图3中给出的系统101的实施例说明了这些实现。

如图3中所示，数据处理系统101使用了应用程序接口(API)135，API 135使应用程序130能够向操作系统132做出参数化的网络连接请求(用参考标号133表示)。在给出的实施例中，连接守护程序134被嵌入或集成到操作系统132内。在给出的实施例中，每个网络连接设备114至118通过相应的网络121至123被连接到唯一的网络服务提供者124至126。虽然被示为不同的网络，但是网络121至123可以共享共同的元件。服务提供者121至123可以被配置有这样的工具(软件和/或硬件)，所述工具符合数据处理101所使用的连接API。当网络请求将被发起时，用户或者另一个实体例如操作系统132询问各服务提供者124至126，以便提供网络度量信息，例如适合于存储在图4给出的表140中的类型的信息。响应这样的请求，每个服务提供者124至126可以向设备101返回带宽、安全性、和价格信息以及其他信息。然后，操作系统132可将所述连接任务委派给一个诸如图2中所示的守护程序134的程序。

在图3中给出的设备101的另一个实施例中，用户或其他实体，不是只是接收来自每个服务提供者的单方确定的网络信息，而是可以在连接请求的时候与各个提供者就服务进行协商。在此实施例中，应用程序130可以优选地通过使用API 135或与API 135相一致地将一个或多个偏好或网络连接约束传达给服务提供者124到126。由应用130表示出的偏好可以取自表140，并可以包括，例如，所希望的速率(带宽)和安全性等级。在一个实施例中，所述连接守护程序可以将所述偏好信息发送给每个网络连接设备，从所述网络连接设备所述请求将被转发给适当的(多个)服务提供者。所述(多个)服务提供者将通过指出在所请求的速率和安全性等级下的连接价格来进行响应。类似地，应用130可以对用户愿意支付的价格做出约束，并且接收例如每个提供者在被指定的价格级别下所愿意保证的带宽。在本发明的上下文中，价格可能包括其他因素，而不仅仅是金钱。例如，定价可以包括消费者愿意接受广告传送或向服务提供者提供调查信息。

在图5中以流程图形式的方法150示出了本发明的这个实施例。给出的方法150的实施例包括监视(方框152)网络连接请求。这个方框构想了一个为发出请求网络连接的命令或请求的应用而连续地执行的连接守护程序或类似的这种代码。当收到请求之后(方框154)，连接守护程序或操作系统可以检查(方框156)被嵌入所述请求中的任何约束，诸如最小带宽、最小的安全性级别或最高的价格。在某些实施例中，如上所述，对连接的参数化的请求可以包括一组约束或要求以及与(多个)网络服务提供者协商的一个或多个参数。

在另一个实施例中，将与和所述网络服务提供者相分离的门户实体协商所述网络信息。在协商之后，门户实体将为设备101提供可以与不同的网络服务提供者建立的连接的参数。然后所述门户实体将为设备101提供(多个)授权权标，所述授权权标可以被用于通过特定的服务提供者建立网络连接。

当或是通过与服务提供者协商，通过接收来自诸如表140的表的信息，或是通过这两者的组合，与一个连接请求相关的所有参数或约束都已知时，操作系统或守护程序可以确定是否有达到该连接的所有要求和/或满足全部约束的任何网络连接设备。如果当前没有这种网络连接设备可用，则系统可以提示(方框162)应用的用户放松一个或多个约束或是放弃该连接。

如果一个或多个网络连接设备是可用的，则系统基于所表示出的约束和任何默认值选择最优的连接。在某些情况中，所述最优连接将被明显地确定，诸如当例如所有其他的参数都相等，但是第一个网络连接设备代表比第二个较便宜的连接时。在其他情况下，最优连接可能不是显而易见的，诸如当第一个网络连接设备比第二个连接便宜但是却较慢时。在这种情况下，系统可以提示用户在各种可选项中进行选择，并且显示每个符合条件的网络连接设备的连接参数。或者，系统可以对可用网络连接设备做出基于规则的评估，以便自动地确定哪个连接是最适合的。在基于规则的实施例中，连接守护程序134优选地被配置为基于过去的决定“学习”用户的偏好，并且在它的规则库中应用这些学习到的偏好。例如，用于对最快可能的连接表现出强烈的偏好的用户所拥有或运行的特定系统的连接守护程序配置其规则，以便在其他可能的确定因素之上优先考虑带宽。

最后，从一个或多个符合条件的网络连接设备中选择(方框164)最优的连接。在优选实施例中，然后系统101给所选择的网络连接设备供电，同时关闭或减少(方框166)对所有其余的网络连接设备的供电。在某些实施例中，系统可以在相关连接期间内为所选择的连接供电，并且然后终止供电。在这些实施例中，当没有有待解决的连接请求时，可以关闭所有网络连接设备的电源。在其他实施例中，从性能的角度看保持至少一个网络连接设备诸如被确定为对于最近的网络连接请求来说是最优的网络连接处于加电状态是有益的。

现在参考图6，其给出了响应网络请求而发生的交互的概念性说明。图6给出了一个相对简单化的情况，其中系统具有3个网络连接设备，即硬连接诸如通过有线以太网设备被连接的DSL线、蓝牙设备和无线以太网(802.11b)设备，并且所关心的唯一的参数为带宽或连接速率。在给出的例子中，应用程序130向连接守护程序134发送带宽要求。守护程序基于所关心的参数(在这个情况中，为带宽)将所述网络连接设备划分优先级。因此，连接守护程序首先检查(方框170)具有最高带宽的DSL设备的可用性。如果DSL设备可用，则它被选择为是激活的或当前的网络连接设备(方框172)。如果DSL设备不可用，这可能由于该系统是一个当前不靠近DSL缆线的便携设备，则连接守护程序检查(方框174)它的蓝牙设备的可用性。如果蓝牙设备可用，并且具有足够的带宽(方框176)，则它被选为(方框178)是激活的网络连接设备。如果蓝牙设备不可用或是缺乏足够的带宽，则检查(方框180和182)无线以太网设备的可用性和带宽。如果无线以太网设备可用并且具有足够的带宽，则它被选择(方框184)为是激活的网络连接设备。如果选择了任何一个网络连接设备，则连接守护程序关闭(方框186)没有被选择的网络连接设备以便节省电能。如果没有一个网络连接设备可用并且具有足够的带宽，则发出(方框188)一个异常。

图7中给出了本发明的一个更一般化的说明，其中应用程序130给连接守护程序134提供了一组一般化的连接要求，所述连接要求可以指出带宽要求、安全性要求等等。然后，连接守护程序可以探察各网络连接设备(方框190)以便确定每个网络连接设备的连接参数。每个网络连接设备的探察可以包括与服务提供者进行交互或协商(方框192)。在确定每个网络连接设备的特性之后，通过将问题放置在一个维度约束最优化框架(dimensional constraint optimization framework)内并且解决它(方框196)，可以将网络连接设备排序或划分优先级(方框194)。在以这种方式为连接划分优先级之后，可以接着按该顺序或优先级对照用户指定的连接要求对各连接进行检查，以便确定是否有任何的连接符合要求。如果没有连接满足所需标准，则产生一个异常(方框204)。否则，满足连接标准的最高优先级的连接被选为是激活的网络连接设备，而其余的网络连接设备被关闭电源。

为了说明约束最优化的概念，对地图着色问题进行简要地描述。在这个问题中，对二维地图中的国家进行着色，并且必须符合没有两个相邻的国家被用相同的颜色着色的约束。虽然通过以不同的颜色简单地对每个国家进行着色，获得了对该问题的一个明显的解，但是该问题的目标是获得这样的一个解，该解满足所述约束，同时使用最少的颜色数目(因此使用术语约束最优化)。以类似的方式，每个网络连接设备的参数可以被应用于一个方程式，当求解该方程式时，产生所述设备对于特定的使用情形的“效用”。所述约束可以由用户指定，并且可以指定功率消耗、价格的上界，以及所支持的可用带宽的下界。给定“效用”方程式和约束，可以使用约束最优化解决器来确定在满足所有约束的同时以最小的成本提供最大的“效用”的网络连接设备。

上面说明的实施例包含这样的情况，其中由系统101发起网络通信。在某些实施例中，网络连接设备114、116和118中的任何一个都可以被配置为异步地接收到达的传输，并且当它们这样做时，可能处于部分供电状态。此外，网络通信设备可以被配置为周期地“醒来”并轮询传入的传输。在任何一种情况中，系统101可以被配置为与网络协商，以便基于与最初的传入包一起从该网络传递来的参数将随后的传入包路由到不同的、更优化的网络连接设备。如果例如网络通信114接收到一个传输，并且系统101确定该传输可更优化地由设备116接收，则系统101可以与该通信的传输方通信或协商，以便将后续的包引导到设备116。以这种方式，可以为传入的以及传出的传输选择最优的网络通信设备。

了解了本公开的本领域的技术人员应当理解，本发明构想了一种用于在具有多个连接设备的系统内节省电能，并且用于为特定的连接请求最优化网络连接的方法和系统。应当理解，详细说明和附图中所示出和描述的本发明的形式仅被当作目前优选的例子。旨在宽泛地解释所附的权利要求，以便包含公开的优选实施例的所有的变化。

Claims (16)

1.一种数据处理设备，包括：

至少两个网络连接设备，每个网络连接设备使得所述设备能够通过网络进行通信；

用于响应对网络通信的请求选择所述网络连接设备中的一个网络连接设备的装置，其中所述选择基于对与每个网络连接设备相关联的参数的比较；

用于使得没有被选择的至少一个网络连接设备无效的装置；以及

用于使用所选择的网络连接设备处理所请求的网络通信的装置。

2.如权利要求1的系统，其中与每个网络连接设备相关联的参数包括选自由网络连接设备的带宽、成本、功率要求和安全性组成的组的参数。

3.如权利要求1的系统，其中用于选择所述网络连接设备中的一个网络连接设备的装置包括用于与服务提供者协商用于所述网络连接设备中的至少一个网络连接设备的参数值的装置。

4.如权利要求1的系统，其中所述网络连接设备组包括有线以太网设备、无线以太网设备和蓝牙网络设备。

5.如权利要求1的系统，其中用于使得所述网络连接设备中的至少一个网络连接设备无效的装置包括用于关闭没有被选择用于所述网络通信的所有网络连接设备的装置。

6.如权利要求5的系统，还包括用于在所述通信终止后关闭所选择的网络连接设备的电源的装置。

7.如权利要求1的系统，其中由所述系统发起对网络通信的请求，并且其中所述用于处理所请求的网络通信的装置包括用于使用所选择的网络通信设备传输信息的装置。

8.如权利要求1的系统，其中由所述网络上的代理发起对网络通信的请求，并且其中所述用于处理所请求的网络通信的装置包括用于使用所选择的网络通信设备接收信息的装置。

9.一种在网络上进行信息通信的方法，包括：

响应对网络连接的请求，基于对与每个网络连接设备相关联的网络参数的比较，从与数据处理设备相关联的一组网络连接设备中选择网络连接设备；

减少没有被选择的网络连接设备的功率消耗；以及

通过所选择的网络连接设备发起所述网络通信。

10.如权利要求9的方法，其中所述网络参数包括带宽标准、安全性标准、功率要求和成本标准。

11.如权利要求10的方法，其中可以与网络服务提供者协商所述网络参数中的至少一个。

12.如权利要求9的方法，其中减少功率消耗包括关闭没有被选择的每个网络连接设备的电源。

13.如权利要求12的方法，还包括在完成所述网络通信之后，关闭所选择的网络连接设备的电源。

14.一种包括用于在网络上进行信息通信的计算机可执行的指令的计算机程序产品，所述计算机程序产品驻留在计算机可读介质上，并包括用于执行权利要求9到13中任何一项权利要求的步骤的代码手段。

15.一种计算机网络，包括：

具有至少两个网络连接设备的数据处理设备，每个所述网络连接设备使得所述设备可以通过网络通信，并且所述数据处理设备还具有用于响应对网络通信的请求选择所述网络连接设备中的一个网络连接设备的装置，其中所述选择基于对与每个网络连接设备相关联的网络参数的比较；

可以与所述数据处理设备的至少一个网络连接设备连接的至少一个提供者网络服务；和

使得所述数据处理设备和提供者能够协商用于所述网络参数中的至少一个参数值的装置。

16.如权利要求15的网络，其中所述协商的网络参数包括从连接速率、连接价格、连接安全性等级中选择的至少一个参数。

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