一种面向协作的无中心元组空间系统

摘要

本发明提供了一种面向协作的无中心元组空间系统，包括无中心元组空间中间件模块、副本管理模块、网络模块和接口模块。该系统对上层提供统一访问接口，可以使用元组空间的访问原语；对下层分为两部分，一部分是本地元组空间，用于保存需要保存在本机的元组数据。另一个部分是对外的网络通讯层，下接统一网络接口，该部分完成了和网络中其他元组空间系统的通讯和协调工作。本发明利用副本机制解决了动态环境下的分布协作中数据访问低效的问题；同时提出了无中心协作节点的应用层多播算法，提高了节点通讯的性能。因此，该模型实现了无中心元组协作在时间和空间上的完全解耦，减少多个节点相互协作的复杂性，充分有效地利用有限的资源。

主权项

一种无中心元组空间系统，其特征在于，包括：无中心元组空间中间件模块，用于实现元组空间操作的执行和实现不同节点之间维护无中心元组空间的通讯协议；网络模块，用于生成和维护多播树来进行多播和转发；接口模块，用于向外界提供对无中心元组空间的访问接口；其中，上述三个模块是分层的关系，所述接口模块将用户的操作发给所述无中心元组空间中间件模块，所述无中心元组空间中间件模块经过读写处理后将需要进行远程访问的网络操作发送给所述网络模块；所述无中心元组空间中间件模块包括：本地元组空间管理单元，用于提供本地元组空间的存储和查询；无中心元组空间协同单元，用于负责所有参与元组空间节点之间的一致性；无中心元组空间事件机制支持单元，用于上下文感知的触发，表示事件的元组被写入元组空间，从而触发相关的代码的执行；元组单元，用于针对不同的应用场景定义不同的元组类；元组操作单元，用于定义无中心元组空间系统的操作原语；元组系统管理单元，用于提供元组管理；其中，每个元组操作单元包含一个或者多个元组单元，所述元组操作单元被输入到所述元组系统管理单元，所述元组系统管理单元首先尝试对其中的元组进行匹配，如果成功则调用相应的注册回调代码；然后根据所述元组操作单元中的目的位置信息判断出是本地操作还是远程操作；本地操作交由所述本地元组空间管理单元负责完成相应的本地操作，而远程操作则交由所述无中心元组空间协同单元利用无中心元组空间的通讯协议发往目的地址；所述网络模块的工作步骤如下：（1）探测更新链路状况；为了构建矩阵，首先要对点对点之间的传输延迟进行测量，利用交结信息来进行测量，源节点向周围节点广播探测消息，周围的节点收到后向其回复确认消息，源节点收到确认消息后计算从发送探测消息到接收确认消息的延迟，并更新到网状图中；同时，节点和节点之间要共享各自到其他节点的延迟值，即取出邻接矩阵中自己本身的那一列广播出去；（2）构建Mesh；在Mesh中维护一个连通图的邻接矩阵，每个节点的延迟作为其权重，网络模块对这个图有两方面的访问，一是更新邻接矩阵信息；另一方面是根据邻接矩阵创建多播树；Mesh层的建立和维护依赖于物理主机的链接状态，用Mesh表示它们的物理拓扑结构，并提供相关的维护功能，包括新节点加入、旧节点删除、死节点处理、周期性探测以及断连Mesh的连接操作，每个主机都有一张全局的Mesh信息表，信息表的每条记录包括了所有相连主机的基本信息：即主机号、端口号和与主机间通讯的延迟，该信息表会随着物理链路状态的改变而及时更新；（3）创建多播树，发送数据包；在这个步骤中利用Mesh信息构建最小生成树。