專利名稱：一種在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全局有序的應用層組播方法，屬于一種網(wǎng)絡傳輸技術。
背景技術：
應用層組播在網(wǎng)絡的應用層當中構建組播拓撲，將組成員節(jié)點直接自組織成一個邏輯覆蓋網(wǎng)絡，并在應用層提供組播路由協(xié)議來構建和維護該網(wǎng)絡，為數(shù)據(jù)傳輸提供服務。應用層組播屏蔽了底層物理網(wǎng)絡的拓撲細節(jié)，兩個主機之間實際的鏈路是底層的單播IP路徑，組播拓撲的構建、維護和組播數(shù)據(jù)的轉發(fā)是由終端主機的應用層完成。對已有路由器功能不用做任何擴充，而且可以利用現(xiàn)有的TCP或UDP傳輸數(shù)據(jù)，便于簡單快速的部署與實施。
在多用戶交互式組播的應用當中，存在多個數(shù)據(jù)源向同一個組播組中發(fā)送不同的操作。由于網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)鏈路的帶寬和延遲的不同，有可能造成先發(fā)送出去的操作晚到達端系統(tǒng)，后產(chǎn)生的操作先到達，而造成了端系統(tǒng)操作邏輯的錯誤?；贗P層組播模型的全局有序性算法主要分為集中式算法和分布式算法。集中式算法由一個中心站點(或稱服務器)給出操作的執(zhí)行順序。其數(shù)據(jù)的發(fā)送有兩種方式一是數(shù)據(jù)源把操作單播發(fā)送給服務器，服務器給每個操作加一個全局序列號后再組播發(fā)給所有組成員；二是數(shù)據(jù)源把操作直接組播給組內所有成員，服務器對它收到的操作用組播發(fā)確認，同時在確認中給出操作的全局序列號。分布式中算法中節(jié)點是對等的。操作首先在本地執(zhí)行，然后把操作和狀態(tài)信息一起發(fā)送給其它所有組節(jié)點。其它組節(jié)點執(zhí)行統(tǒng)一的排序機制，用接收到的狀態(tài)信息，判斷操作的執(zhí)行順序。
采用集中式算法用戶端相應時間長，中心站點容易形成瓶頸和單一故障點，擴展性能差。并且應用層組播采用中間節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)，由于所經(jīng)中間節(jié)點和節(jié)點跳數(shù)的不同，帶來轉發(fā)延遲的不同，加劇了數(shù)據(jù)錯序的可能性。另外，應用層組播節(jié)點不如IP組播中的路由器穩(wěn)定，中間組播成員的失效或退出，會造成組播拓撲的分裂，這也進一步的影響了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐浴?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有的應用層組播技術，提供一種在應用層組播上實現(xiàn)全局有序傳輸?shù)姆椒?，該方法考慮到應用層組播延遲大，中間節(jié)點不穩(wěn)定，針對這種情況，提出了一種應用層全局有序的方法，使所有節(jié)點的數(shù)據(jù)保持一致，并且能夠適應應用層節(jié)點的動態(tài)變化。
為此，本發(fā)明提供了一種在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，包括如下步驟步驟1、新成員加入組播組，從父節(jié)點復制狀態(tài)向量表和緩沖區(qū)內容到本地；步驟2、組播源產(chǎn)生新操作，若狀態(tài)向量表中不包含自己，則將自己加入狀態(tài)向量表中；然后將狀態(tài)向量表中自己所對應的值加一，將發(fā)送狀態(tài)向量表和操作內容組播到網(wǎng)絡；步驟3、接收者將接收到的狀態(tài)向量表整理成本地形式；步驟4、接收者按先后順序將所述狀態(tài)向量表和操作內容插入緩沖區(qū)；步驟5、接收者檢查插入位置是否在執(zhí)行位置之前，是則執(zhí)行步驟6；否則執(zhí)行步驟7；步驟6、接收者向前移動執(zhí)行位置指針，撤銷所述指針指向的操作，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值減一。繼續(xù)執(zhí)行步驟5；步驟7、接收者檢查執(zhí)行位置指針指向的操作是否滿足因果關系，是則執(zhí)行步驟8；否則結束；步驟8、接收者執(zhí)行所述指針指向的操作，向后移動指針，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值加一。繼續(xù)執(zhí)行步驟7；所述步驟3中將接收到的狀態(tài)向量表整理成本地形式，具體步驟為步驟3.1、接收者檢查本地狀態(tài)向量表是否包含該操作源，是則執(zhí)行步驟23；否則，執(zhí)行步驟22；步驟3.2、接收者將該操作源及其初始化值加入本地狀態(tài)向量表和本地緩沖區(qū)中的狀態(tài)向量表當中；步驟3.3、接收者檢查本地狀態(tài)向量表含有而收到的狀態(tài)向量表不含有的數(shù)據(jù)源，將這些數(shù)據(jù)源及其初始化值加入到收到的狀態(tài)向量表當中。
所述步驟1中新成員具體為新加入該組播組的成員，或為從錯誤狀態(tài)中恢復了的原有的組播組成員。
所述步驟4中狀態(tài)向量表的先后順序具體為對向量的所有維度求算術和，其值小者為先；在算術和相同的情況下，比較第一個不同的維度值，其值小者為先。
所述步驟7中因果關系具體為所述狀態(tài)向量表是本地狀態(tài)向量表記錄的相應操作源的下一個操作，且所述狀態(tài)向量表中記錄的其它操作，在本地都已經(jīng)完成。
本發(fā)明通過在應用層組播之上實現(xiàn)的一種全局有序方法，使得應用層組播在沒有中心服務器支持的情況下，也能夠實現(xiàn)全局有序的傳輸。同時，減少了應用層組播中成員節(jié)點頻繁加入與退出對組播有序性傳輸所造成的影響。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明第一實施例的流程圖；圖2為本發(fā)明第一實施例中步驟3的具體流程圖；
具體實施例方式
下面首先介紹一下本發(fā)明所涉及的相關術語。
狀態(tài)向量表在分布式算法中，用不同組播源和其操作序號值構成的向量來表示操作發(fā)生的邏輯時刻，該向量叫做狀態(tài)向量表。如表1所示。其中組播源每發(fā)送一個操作或接收者接收到一個操作源發(fā)出的操作，其所對應的向量值加一。狀態(tài)向量表用于比較不同數(shù)據(jù)源之間發(fā)出操作的先后順序。
表1

因果關系先發(fā)生的事件為因，后發(fā)生的為果。假設同一個組播節(jié)點中有兩個操作甲和乙，甲在乙之前發(fā)生，則甲是乙的因，乙是甲的果，甲和乙之間存在因果關系；如果甲是某一個組播節(jié)點發(fā)送的操作，并且另一個組播節(jié)點接收操作甲后產(chǎn)生了操作乙，甲和乙之間存在因果關系；因果關系存在傳遞性，即若甲乙之間是因果關系，乙丙之間是因果關系，則甲丙之間也是因果關系。
執(zhí)行位置指針在緩沖區(qū)中的操作，可能因不滿足因果關系而需要排隊等待。所以用一個執(zhí)行位置指針指向緩沖區(qū)中排隊等候的第一個未執(zhí)行的操作。
實施例1圖1為本發(fā)明第一實施例的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明包括如下步驟步驟1、新成員加入組播組，從父節(jié)點復制狀態(tài)向量表和緩沖區(qū)內容到本地；步驟2、組播源產(chǎn)生新操作，若狀態(tài)向量表中不包含自己，則將自己加入狀態(tài)向量表中；然后將狀態(tài)向量表中自己所對應的值加一，將發(fā)送狀態(tài)向量表和操作內容組播到網(wǎng)絡；步驟3、接收者將接收到的狀態(tài)向量表整理成本地形式；
步驟4、接收者按先后順序將所述狀態(tài)向量表和操作內容插入緩沖區(qū)；步驟5、接收者檢查插入位置是否在執(zhí)行位置之前，是則執(zhí)行步驟6；否則執(zhí)行步驟7；步驟6、接收者向前移動執(zhí)行位置指針，撤銷所述指針指向的操作，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值減一。繼續(xù)執(zhí)行步驟5；步驟7、接收者檢查執(zhí)行位置指針指向的操作是否滿足因果關系，是則執(zhí)行步驟8；否則結束；步驟8、接收者執(zhí)行所述指針指向的操作，向后移動指針，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值加一。繼續(xù)執(zhí)行步驟7；實施例2圖2為本發(fā)明第一實施例中步驟3的具體流程圖。本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于，將實施例1中的步驟3具體細化，其余步驟同實施例1。如圖2所示，步驟1具體為步驟3.1、接收者檢查本地狀態(tài)向量表是否包含該操作源，是則執(zhí)行步驟23；否則，執(zhí)行步驟22；步驟3.2、接收者將該操作源及其初始化值加入本地狀態(tài)向量表和本地緩沖區(qū)中的狀態(tài)向量表當中；步驟3.3、接收者檢查本地狀態(tài)向量表含有而收到的狀態(tài)向量表不含有的數(shù)據(jù)源，將這些數(shù)據(jù)源及其初始化值加入到收到的狀態(tài)向量表當中。
實施例3本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于步驟4中狀態(tài)向量表的先后順序具體為對向量的所有維度求算術和，其值小者為先；在算術和相同的情況下，比較第一個不同的維度值，其值小者為先。
具體操作如下假設有以下三個狀態(tài)向量，其中狀態(tài)一如表2所示，狀態(tài)二如表3所示，狀態(tài)三如表4所示。
表2 表3表4



其中狀態(tài)一所有維度的算術和為9，狀態(tài)二和狀態(tài)三的所有維度的算術和均為8，所以狀態(tài)二和狀態(tài)三都先于狀態(tài)一。而狀態(tài)一和狀態(tài)二的第一個維度值均為3，狀態(tài)二的第二個維度值為3，小于狀態(tài)三的第二個維度值4，所以狀態(tài)二要先于狀態(tài)三。經(jīng)過以上步驟判斷，即可確定上述向量的先后順序為狀態(tài)二，狀態(tài)三，狀態(tài)一。
實施例4本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于步驟4中因果關系具體為所述狀態(tài)向量表是本地狀態(tài)向量表記錄的相應操作源的下一個操作，且所述狀態(tài)向量表中記錄的其它操作，在本地都已經(jīng)完成。
具體操作如下假設有以下的本地狀態(tài)向量表，如表5所示，和接收到的組播源2的一個狀態(tài)向量表，如表6所示。
表5 表6


因為本地狀態(tài)向量表記錄的組播源2的操作值為4，所以組播源2的下一個操作值為5，接收到的狀態(tài)向量滿足該條件，且接收到的狀態(tài)向量中組播源1和組播源3的操作值均不大于本地狀態(tài)向量表，所以該狀態(tài)向量表滿足因果條件。
實施例5本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于步驟1中的新成員來自于新加入該組播組的成員，或為從錯誤狀態(tài)中恢復了的原有的組播組成員。
最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1、新成員加入組播組，從父節(jié)點復制狀態(tài)向量表和緩沖區(qū)內容到本地；步驟2、組播源產(chǎn)生新操作，若狀態(tài)向量表中不包含自己，則將自己加入狀態(tài)向量表中；然后將狀態(tài)向量表中自己所對應的值加一，將發(fā)送狀態(tài)向量表和操作內容組播到網(wǎng)絡；步驟3、接收者將接收到的狀態(tài)向量表整理成本地形式；步驟4、接收者按先后順序將所述狀態(tài)向量表和操作內容插入緩沖區(qū)；步驟5、接收者檢查插入位置是否在執(zhí)行位置之前，是則執(zhí)行步驟6；否則執(zhí)行步驟7；步驟6、接收者向前移動執(zhí)行位置指針，撤銷所述指針指向的操作，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值減一。繼續(xù)執(zhí)行步驟5；步驟7、接收者檢查執(zhí)行位置指針指向的操作是否滿足因果關系，是則執(zhí)行步驟8；否則結束；步驟8、接收者執(zhí)行所述指針指向的操作，向后移動指針，將本地狀態(tài)向量表中相應操作源的對應向量值加一。繼續(xù)執(zhí)行步驟7。
2.根據(jù)權利要求1所述的在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，其特征在于所述步驟3中將接收到的狀態(tài)向量表整理成本地形式，具體步驟為步驟3.1、接收者檢查本地狀態(tài)向量表是否包含該操作源，是則執(zhí)行步驟23；否則，執(zhí)行步驟22；步驟3.2、接收者將該操作源及其初始化值加入本地狀態(tài)向量表和本地緩沖區(qū)中的狀態(tài)向量表當中；步驟3.3、接收者檢查本地狀態(tài)向量表含有而收到的狀態(tài)向量表不含有的數(shù)據(jù)源，將這些數(shù)據(jù)源及其初始化值加入到收到的狀態(tài)向量表當中。
3.根據(jù)權利要求1所述的在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，其特征在于所述步驟1中新成員具體為新加入該組播組的成員，或為從錯誤狀態(tài)中恢復了的原有的組播組成員。
4.根據(jù)權利要求1所述的在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，其特征在于所述步驟4中狀態(tài)向量表的先后順序具體為對向量的所有維度求算術和，其值小者為先；在算術和相同的情況下，比較第一個不同的維度值，其值小者為先。
5.根據(jù)權利要求1所述的在網(wǎng)絡應用層中實現(xiàn)全局有序組播的方法，其特征在于所述步驟7中因果關系具體為所述狀態(tài)向量表是本地狀態(tài)向量表記錄的相應操作源的下一個操作，且所述狀態(tài)向量表中記錄的其它操作，在本地都已經(jīng)完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全局有序的應用層組播方法，包括新成員加入組播組，建立自己的狀態(tài)向量表；組播源產(chǎn)生操作，將本地狀態(tài)向量表和操作內容組播到網(wǎng)絡；接收者整理接收到的狀態(tài)向量表；按先后順序將所述狀態(tài)向量表和操作內容插入緩沖區(qū)；接收者檢查插入位置是否在執(zhí)行位置之前，是則將操作回退到插入位置；否則接收者判斷是否能執(zhí)行后續(xù)的操作，是則執(zhí)行；否則接收者清除部分緩沖區(qū)。本發(fā)明通過在應用層組播之上實現(xiàn)的一種全局有序方法，使得應用層組播在沒有中心服務器支持的情況下，也能夠實現(xiàn)全局有序的傳輸。
文檔編號H04L12/54GK101035056SQ20071006331
公開日2007年9月12日 申請日期2007年1月9日 優(yōu)先權日2007年1月9日
發(fā)明者陸慧梅, 高建敏, 單永珍, 胡虹雨, 石琳, 閆永航 申請人:北京理工大學