CN1860464A - 连接管理方法、系统和程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于管理连接的方法、系统和程序产品。具体地，本发明根据对应的连接的预期使用管理存储器(16)中的连接信息(30)。当预计该连接具有大量附加消息时可将连接信息(30)存储在较快的存储器例如高速缓冲存储器(17)内。类似地，可将预计没有大量附加消息的连接的连接信息(30)换出高速缓冲存储器(17)并存储在相对较慢的存储器内。结果，更有可能可在高速缓冲存储器内找到更频繁使用的连接信息(30)。

Description

连接管理方法、系统和程序产品
技术领域
本发明一般地涉及管理连接。
背景技术
每天，无数字节的数据在网络例如因特网上的计算机之间传送。这些数据可包括例如网页、广告、音乐文件、电子邮件消息和文档。使用通信协议例如光纤通道协议(FCP)、同步光纤网(SONET)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)等传送数据。使用TCP/IP来说明通信协议的一般功能，TCP用于在源和目的计算机两者处建立和保持连接，而IP用于在一个或多个网络之间将数据路由到目的计算机。结果，第一网络上的计算机可具有与第二网络上的计算机的连接，并且这些网络可经由一个或多个额外的网络连接，如在因特网上的通信通常所做的那样。
一旦建立了TCP连接，则在源和目的计算机之间协商最大的包大小。尽管TCP可支持高达64千字节的包，但是大小可能被基础网络限制。例如，以太网网络提供每消息最大1518个字节。在任何情况下，数据被包装成一个或多个TCP“段”以便通信，其中每个段小于或等于该最大包大小。然后，每个段在作为消息被发送之前被IP协议和/或基础网络(例如以太网)进一步包装。作为包装过程的一部分，每个协议(例如TCP、IP)和网络(例如以太网)可在对应的“报头”内给该数据添加所需信息。然后协议/网络使用该报头信息来适当地路由该消息，检查错误，重建数据等。
例如，源计算机可能希望使用TCP/IP通过以太网网络向目的计算机发送具有3千字节的数据的文件。最初，可将该文件的数据包装成三个TCP段。每个TCP段还将在作为消息被发送给目标计算机之前被IP协议和以太网网络包装。结果，该消息将包括以太网报头、IP报头、TCP报头和数据。以太网报头内的信息用于将每个消息正确地路由到目的计算机。在到达目的计算机时，将每个消息解包装，并使用每个消息内的TCP和IP报头信息来重组数据以在目标计算机处重建文件。
源计算机和目的计算机之间的TCP连接一旦建立就保持开通直到数据传送完成。用于传送少量数据的TCP连接被认为是“短期”连接，而用于传送大量数据的TCP连接被认为是“长期”连接。在网络例如因特网上发送/接收数据的计算机可同时处理同时用于数十(例如终端用户计算机)、数百乃至数千(例如服务器)个TCP连接的消息。为了将接收的每个消息与合适的TCP连接匹配，计算机在“连接表”内的条目内保持每个连接的信息。因此，在接收到消息时，计算机将TCP报头内的信息与合适的连接表条目相匹配。当发现匹配时，转发该数据以便由合适的应用进一步处理。
将TCP连接与接收到的消息相匹配所需的时间对于计算机的总体性能可能非常关键。一般地，计算机经常包括高速缓冲存储器以便加速对存储器的一部分例如连接表的访问。在高速缓冲存储器内，通常使用“最近最少使用”(LRU)算法来确定当高速缓冲存储器满时将从高速缓冲存储器内换出什么数据。在LRU算法中，选择换出高速缓冲存储器内的未被访问时间最长的数据。LRU算法对于大多数这样的程序工作良好，这些程序经常在短时间内数次访问一数据块，之后在长的一段时间内不访问数据块。
由于在通信期间可能会频繁访问连接表，所以可将该连接表的全部或一部分存储在高速缓冲存储器。但是，当选择高速缓存数据换出时，LRU算法可能不选择应理想地被移除的数据。例如，由于消息的路由，长期连接可能在消息之间具有大量时间。结果，可能选择移除用于长期连接的连接数据以有利于用于更近使用的、短期连接的数据。但是，由于随着时间的过去将更频繁地使用长期连接，所以将长期连接留在高速缓冲存储器内可能更有效率。
结果，需要一种确定连接的预期使用并根据该预期使用将连接信息存储在存储器内的用于管理连接信息的改进的方法、系统和程序产品。
发明内容
本发明提供了一种用于管理连接的方法、系统和程序产品。具体地，本发明可在生成连接时确定预期使用和/或在连接的寿命期间更新该预期使用。在任何情况下，本发明根据对应的连接的预期使用管理存储器中的连接信息。例如，可将具有高预期使用的连接的连接信息存储在高速缓冲存储器内以便更快地访问。类似地，可将具有低预期使用的连接的连接信息换出高速缓冲存储器并存储在相对较慢的存储器内。结果，将更有可能在高速缓冲存储器内找到更频繁使用的连接的连接信息，从而增强系统的通信性能。
本发明的第一方面提供了一种管理连接的方法，该方法包括：获得该连接的连接信息；确定该连接的预期使用；以及根据该预期使用管理存储器中的该连接信息。
本发明的第二方面提供了一种连接管理系统，该系统包括：获得连接的连接信息的连接系统；确定该连接的预期使用的使用系统；以及根据该预期使用管理存储器中的该连接信息的存储系统。
本发明的第三方面提供了一种包括其中包含用于管理连接的计算机可读程序代码的计算机可用介质的计算机程序产品，该程序产品包括：被配置成获得该连接的连接信息的程序代码；被配置成确定该连接的预期使用的程序代码；以及被配置成根据该预期使用管理存储器中的该连接信息的程序代码。
本发明的说明性方面被设计成解决文中所述问题以及技术人员可发现的未讨论的其他问题。
附图说明
从下面结合附图对本发明的各个实施例的详细说明中可更容易地理解本发明的这些以及其他特征，在附图中：
图1示出用于管理连接的说明性系统。
图2示出在接收到消息时执行的说明性方法步骤。
应指出本发明的附图并不是按比例的。附图旨在仅示出本发明的典型实施例，从而不应被认为是限制本发明的范围。在附图中，相同的标号代表各附图中的相同元件。
具体实施方式
如上所述，本发明提供了一种用于管理连接的方法、系统和程序产品。具体地，本发明可在生成连接时确定预期使用和/或在连接寿命期间更新该预期使用。在任何情况下，本发明根据对应的连接的预期使用管理存储器中的连接信息(例如连接上下文)。例如，可将具有高预期使用的连接的连接信息存储在高速缓冲存储器内以便更快速地访问。类似地，可将具有低预期使用的连接的连接信息换出高速缓冲存储器并将该信息存储在相对较慢的高速缓冲存储器内。结果，将更有可能在高速缓冲存储器内找到较频繁使用的连接的连接信息，从而增强系统的通信性能。
转到附图，图1示出根据本发明的一个实施例的用于管理连接的系统10。如图所示，通信可在经由通信链路13在计算机12A和一个或多个计算机12B-D之间发生。在这方面，通信链路13可包括任何目前已知的或以后开发的用于此用途的机构，例如直接硬连线连接(例如串行端口)或另一种类型的网络连接。在后一种情况下，该网络可包括可利用有线和/或无线传输方法的任何组合的客户机-服务器(或服务器-服务器)环境内的可寻址连接。在此情况下，服务器和客户机可利用传统的网络连接性(connectivity)例如令牌环、以太网、WiFi或其它传统通信标准。此外，该网络可包括任何类型的网络包括因特网、广域网(WAN)、局域网(LAN)、虚拟专用网(VPN)等。当客户机经由因特网与服务器通信时，连接性可由传统的基于TCP/IP套接字的协议提供，并且客户机将利用因特网服务提供者来建立与服务器的连接性。
计算机12A可以是被设计成驱动特定硬件的操作并且可与其它系统部件和I/O控制器兼容的任何类型的通用/专用计算机化系统(例如移动电话、手持计算机、个人数字助理、便携式(膝上型)计算机、台式计算机、工作站、服务器、大型计算机等)。如图所示，计算机12A可通常包括中央处理单元(CPU)14、存储器16、输入/输出(I/O)接口18、总线20和可选存储单元24。CPU 14可包括单个处理单元，或分布在一个或多个位置例如客户机或服务器上的一个或多个处理单元之中。
存储器16可包括任何已知类型的数据存储和/或传输介质，包括磁介质、光介质、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、数据对象等。此外，存储器16被示出为包括高速缓冲存储器17，该高速缓冲存储器17包括可用于减小获得经常使用的信息所需的时间量的较快的存储器。存储系统24可包括用于存储如下所述地执行本发明所必需的信息的任何类型的数据存储器。因而，存储系统24可包括一个或多个存储设备例如磁盘驱动器或光盘驱动器。此外，与CPU 14类似，存储器16和/或存储系统24可位于包括一种或多种数据存储器的单个物理位置，或者分布在多种形式的多个物理系统之中。在这方面，存储器16和/或存储系统24可包括分布在例如LAN、WAN或存储区域网(WAN)(未示出)中的数据。
I/O接口18可包括用于交换去往/来自外部I/O设备的信息的任何系统。I/O设备22可包括任何已知类型的外部设备，包括例如通信设备、扬声器、监控器/显示器、手持设备、键盘、鼠标、语音识别系统、语音输出系统、打印机、传真、寻呼机等。但是，应理解，如果计算机12A是手持设备或类似物，则显示器可能被包含在计算机12A内，而不是如所示的那样作为外部I/O设备22。总线20在计算机12A内的每个部件之间提供通信链路，并同样可包括任何已知类型的传输链路包括电的、光的、无线等。另外，尽管未示出，但是额外的部件例如通信系统、系统软件等也可并入计算机12A。此外，计算机12B-D通常包括与计算机12A内所示的元件相同的元件(例如CPU、存储器、I/O接口等)。简明起见，这些没有被单独示出和说明。
如图所示，为计算机12A管理连接的连接管理系统28存储在存储器16内。通常，连接管理系统28管理允许应用32使用通信系统34与一个或多个计算机12B-D上的应用(未示出)通信的连接信息30。连接信息30包括关于相应的连接的各种信息。例如，连接信息30可包括进行通信的计算机(例如计算机12A和计算机12B)的一个或多个地址、在该连接上传送的字节数、消息的序号、各种状态指示符等。在这方面，应理解，连接可包括任何类型的连接例如TCP/IP、FCP、SONET等，并且用于每种连接的连接信息30各不相同。
连接管理系统28被示出为包括连接系统36、使用系统38和存储系统40。连接系统36可得到该连接的连接信息30，而使用系统38可确定该连接的预期使用。根据该预期使用，存储系统40可管理存储器16中的连接信息。例如，如果预期使用高，则存储系统40可将连接信息30存储在高速缓冲存储器17内。应理解，连接管理系统28内所示的各种系统是仅为说明目的被包括的。结果，这些系统中的一个或多个可被组合成单个系统或者不被实现。此外，这些系统中的一个或多个可实现为可与连接管理系统28分离地执行的单独程序。
如上所述，预期使用可由例如使用系统38确定。在一个实施例中，连接系统36可从请求连接的应用32获得该连接所需的消息的总数。作为另一种选择，协议报头可指示该连接所需的消息的总数，或者上层协议(例如文件传送协议(FCP))可将该信息提供给使用系统38。例如，当TCP将数据包装成段时，可将段的总数放置在TCP报头内并被使用系统38读取。在任何情况下，当需要将连接信息30换出高速缓冲存储器17时，存储系统40可移除具有最少量的尚待使用该连接传送的消息的连接信息30。但是，当使用标准TCP/IP协议时，不可得到消息的总数。此外，当请求连接时或者对于连接管理系统28管理的每个连接，可能不知道消息的总数。结果，使用系统38可能需要估计预期使用。
在一个实施例内，使用系统38可通过对已使用该连接传送的多个消息计数来确定预期使用。应理解，在整个本说明书中，“消息”可被解释为是指在两个计算机12A-D之间成功传送给定量的数据所需的所有通信。例如，单个消息可包括包含从源计算机发送到目的计算机的数据的数据消息，和从目的计算机发送回的确认消息(ACK)的交换。此外，单个消息可包括在没有正确地接收到数据消息时交换的数据消息的一个或多个重试和/或一个或多个否定应答(NAK)。作为另一种选择，每个接收到的和/或发送的消息(例如数据消息、ACK、NAK等)可被例如单独计数为一个消息。
在任何情况下，可使用已为该连接计数的消息的数量来实现“最频繁使用”(MFU)选择算法。在此情况下，当需要高速缓冲存储器17交换时，存储系统40将优先对待具有大量消息的连接。例如，具有两个消息的连接会在具有六个消息的连接之前被选择从高速缓冲存储器17中移除。
作为另一种选择，可使用连接的消息的数量将连接分类为“长期的”或“短期的”。短期连接包括需要较少消息的连接，而长期连接将需要较大数量的消息。在一个实施例中，可使用统计方法估计预期的消息数量，并从而估计连接的分类。在此情况下，由于大多数连接可能是短期连接，所以最初可将每个新连接标记为短期连接。可使用阈值将连接从短期重新标记为长期。该阈值可预先设定、由用户选择和/或根据以前的连接以及使用每个连接传送的相应消息的数量调整。例如，可确定许多连接传送一个或两个消息，但是一旦传送第三个消息，则通常使用该连接传送多于十个消息。结果，一旦使用连接传送第三个消息，则可将该连接标记为长期的。
一旦连接被分类为长期的，则存储系统40可优先对待高速缓冲存储器17内的对应的连接信息30。例如，将一个位与每个连接相关联以指示该连接是否已被标记为长期的。该位可被存储为连接信息30的一部分，或作为可被硬件和/或软件技术快速扫描的单独的表的一部分。当存储系统40确定高速缓冲存储器17需要交换时，可扫描该位，并选择移除没有被标记为长期的连接的连接信息30。
在另一个实施例中，使用系统38可通过利用使用连接传送的消息的大小来确定该连接的预期使用。例如，当最新近传送的消息包括允许的最大大小时，使用系统38可确定该连接具有高预期使用。相反，当最新近传送的消息小于允许的最大大小时，使用系统38可确定该连接具有低预期使用。在任何情况下，存储系统40将在高速缓冲存储器17内优先对待具有高预期使用的连接的连接信息30。结果，当需要交换时，存储系统40会从高速缓冲存储器17中移除具有低预期使用的连接的连接信息30。
在另一个实施例内，使用系统38可通过确定请求连接的应用32的类型来确定该连接的预期使用。例如，连接系统36可接收来自应用32的对连接的请求。在该请求中，应用32可指示其包括一种使用例如在TCP/IP上传送的小型计算机系统接口(SCSI)命令(iSCSI)传送盘数据的应用。当生成请求的连接时，连接系统36可将应用类型存储在连接信息30内，以便被使用系统38用于确定预期使用。例如，使用系统38将为传送盘数据的应用32指定高预期使用，因为通常以需要大量消息的大块(例如兆字节)传送盘数据。
此外，使用系统38可分析使用连接传送的消息的内容。例如，当应用32使用iSCSI协议传送数据时，使用一初始消息来发送“login”(登录)命令以开始盘数据的传送。当使用系统38确定已使用一连接传送包括iSCSI login命令的消息时，可向该连接指定高预期使用。
应理解，使用系统38可使用用于确定预期使用的方法的任何组合。例如，如上所述，使用系统38可使用一个位来指定连接位长期连接，并维护被传送的消息的计数。在此情况下，当存储系统40确定高速缓冲存储器17需要交换时，可使用用于长期连接的该位。但是，如果高速缓冲存储器17仅包含长期连接的连接信息30，则可选择移除具有最低消息计数的连接的连接信息30。
另外，存储系统40可根据自使用连接信息30以来的时间段管理存储器16中的连接信息30。例如，存储系统40可存储为每个连接使用连接信息30的时间。当高速缓冲存储器17需要交换时，可首先使用预期使用来确定将移除的连接信息30。但是，预期使用可能不足以区分两个或更多个连接(例如，所有连接都被标记为长期的)。在此情况下，可使用自最后使用连接信息30以来的时间段来确定将移除哪个连接信息30。例如，可移除具有最大时间段的连接信息30(即最近最少使用(LRU))，因为这可指示该连接已超时。此外，使用系统38可使用该时间段来确定预期使用。例如，在自连接信息30被使用以来已经过一定量时间之后，可将长期连接重新标记为短期连接。
应理解，例如使用通常被包含在高速缓冲存储器17的控制结构内的一个或多个最近最少使用(LRU)位，或通过构建其中被标记为长期的项不像典型的LRU高速缓存算法那样老化的标准高速缓存控制结构内的机制，上述长期连接位可被实现为高速缓冲存储器17的一部分。此外，上述时间段可被存储为可从连接信息30检索的字段。作为另一种选择，一些或全部上述数据可在连接信息30之外被存储和链接到对应的连接。在后一种情况下，所述数据可被存储为可被硬件和/或软件技术快速扫描的单独表的一部分。
图2示出根据本发明的一个实施例的当计算机12A(图1)接收到消息时执行的说明性方法步骤。在步骤S1，通信系统34(图1)例如接收到消息并将该消息与连接匹配。在步骤S2，存储系统40(图1)可确定该匹配连接的连接信息30(图1)是否在高速缓冲存储器17(图1)内。如果连接信息30没有位于高速缓冲存储器17内即在步骤S2为否，则流程转到步骤S3，在该步骤存储系统40可确定高速缓冲存储器17是否是满的并因此需要交换。如果高速缓冲存储器17不满即在步骤S3为否，则在步骤S4，将连接信息30存储在高速缓冲存储器17内。但是，当高速缓冲存储器17是满的即在步骤S3为是时，则在步骤S5，存储系统40可选择具有低预期使用的连接(例如被标记为短期、低消息数量、和/或自使用以来时间最长)，并将其连接信息30换出高速缓冲存储器17以便交换该匹配连接的连接信息30。
在任何情况下，在步骤S6，存储系统40可更新该匹配连接的连接信息30(例如，增加消息计数，更新使用时间等)。在步骤S7，使用系统38(图1)可确定是否应改变该连接的预期使用。例如，使用系统38可确定消息数量是否超过阈值量以将该连接分类为长期的。如果为是，则在步骤S8，使用系统38可调整预期使用(例如，将连接标记为长期的)。如果在步骤S7为否或在步骤S8后，控制返回步骤S1直到计算机12A接收到另一个消息。尽管已将各个步骤描述为按特定顺序发生，但是应理解，独立的步骤可同时执行或以与这里所述的顺序不同的顺序执行。此外，应理解，对于本发明的各种实施例可执行较少的或额外的步骤。
应理解，本发明可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。任何类型的计算机/服务器系统或适于执行文中所述方法的其它装置都是适合的。硬件和软件的典型组合可以是具有这样的计算机程序的通用计算机系统，该计算机程序在被加载和执行时可控制系统12和/或用户系统30以便它们执行文中所述的各个方法。作为另一种选择，可利用包含用于执行本发明的一个或多个功能任务的专用硬件的专用计算机(有限状态机)。本发明还可体现在这样的计算机程序产品内，该计算机程序产品包含使能实现文中所述的方法的所有各特征，并且在被加载到计算机系统内时能够执行这些方法。计算机程序、软件程序、程序或软件在本上下文内指旨在使得具有信息处理能力的系统直接地或在(a)转换成另一种语言、代码或符号；和/或(b)以不同物质形式再现这两个操作中的任何一个或全部之后执行特定功能的一组指令的任何语言、代码或符号的任何表达。
前文对本发明的各个实施例的说明是为了说明和描述。它并非旨在是详尽的或者将本发明局限为公开的精确形式，并且很明显许多修改和变型是可能的。本领域内的技术人员可明显看到的这些修改和变型旨在包含在由所附权利要求限定的本发明的范围内。
工业应用
本发明可用于管理连接，并更具体地用于在较快存储器内存储较频繁使用的连接的连接信息。

Claims (22)

1.一种管理连接的方法，该方法包括：
获得该连接的连接信息(30)；
确定该连接的预期使用；以及
根据该预期使用管理存储器(16)中的该连接信息(30)。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述确定步骤包括对使用该连接传送的消息计数。
3.根据权利要求2的方法，其中，所述确定步骤还包括当消息的数量超过阈值时将连接标记为长期的。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述确定步骤包括确定使用该连接传送的消息的大小。
5.根据权利要求1的方法，还包括：
接收来自应用(32)的对所述连接的请求；以及
生成用于该应用(32)的连接。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述确定步骤包括确定所述应用(32)的类型。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述确定步骤包括分析所述连接的连接信息(30)。
8.根据权利要求1的方法，还包括确定自使用所述连接信息(30)以来的时间段，其中所述管理步骤还基于该时间段。
9.根据权利要求1的方法，其中，所述管理步骤包括从高速缓冲存储器(17)移除具有低预期使用的连接的连接信息(30)。
10.一种连接管理系统(28)，包括：
获得连接的连接信息(30)的连接系统(36)；
确定该连接的预期使用的使用系统(38)；以及
根据该预期使用管理存储器(16)中的该连接信息(30)的存储系统(40)。
11.根据权利要求10的系统，其中，所述连接包括FCP连接和TCP/IP连接中的至少一个。
12.根据权利要求10的系统，其中，所述使用系统(38)还包括确定自使用所述连接信息(30)以来的时间段，并且所述存储系统(40)还根据该时间段管理该连接信息(30)。
13.根据权利要求10的系统，其中，所述连接系统(36)还生成用于应用(32)的连接。
14.根据权利要求10的系统，其中，所述存储系统(40)从高速缓冲存储器(17)移除具有低预期使用的连接的连接信息(30)。
15.根据权利要求10的系统，还包括用于使用所述连接传送消息的通信系统(34)。
16.根据权利要求15的系统，其中，所述预期使用基于所述消息。
17.根据权利要求10的系统，其中，所述预期使用基于请求所述连接的应用(32)和该连接的连接信息(30)中的至少一个。
18.一种包括其中包含用于管理连接的计算机可读程序代码的计算机可用介质的计算机程序产品，该程序产品包括：
被配置成获得该连接的连接信息(30)的程序代码；
被配置成确定该连接的预期使用的程序代码；以及
被配置成根据该预期使用管理存储器中的该连接信息(30)的程序代码。
19.根据权利要求18的计算机程序产品，还包括：
被配置成接收来自应用(32)的对连接的请求的程序代码；以及
被配置成生成用于该应用(32)的连接的程序代码。
20.根据权利要求18的计算机程序产品，还包括被配置成使用所述连接传送消息的程序代码。
21.根据权利要求18的计算机程序产品，其中，所述被配置成管理的程序代码包括被配置成从高速缓冲存储器(17)移除具有低预期使用的连接的连接信息(30)的程序代码。
22.根据权利要求18的计算机程序产品，还包括被配置成确定自使用所述连接信息(30)以来的时间段的程序代码。
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