專利名稱：一種分布式系統(tǒng)運行時的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸方法，尤其涉及一種分布式系統(tǒng)運行時的監(jiān)視數(shù)據(jù)的傳輸方法，屬于數(shù)據(jù)監(jiān)視領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在分布式系統(tǒng)運行時，有必要收集系統(tǒng)的運行信息實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)視。監(jiān)視的 作用是實時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)，是對系統(tǒng)進行控制的基礎(chǔ)。目前已有監(jiān)視環(huán)境，如 OrWell，OrWell(R.Weinreich，W.Kurchl.Dynamic Analysisof Distributed Object-OrientedApplications.Proc.Hawaii International ConferenceOn System Sciences, Kona, Hawaii, January 6-9，1997.)是一個面向 CORBA 分布式應(yīng)用 的監(jiān)視環(huán)境，它使用結(jié)構(gòu)化的事件類將系統(tǒng)中的交互通知給觀察者(Observers)，提供 對被監(jiān)視系統(tǒng)的細節(jié)分析。還有 JEWEL，JEWEL(F.Lange, R.Kroeger, M.Gergeleit. JEWEL Designand Measurement of a Distributed Measurement System.IEEE Transactions on Paralleland Distributed Systems, 1992.)是一個面向分布式應(yīng)用的監(jiān)視環(huán)境，但它需 要專門的外部監(jiān)視傳感器以及相應(yīng)的內(nèi)部鉤子，而且為避免監(jiān)視傳感器影響系統(tǒng)行為， 需要隔離物理網(wǎng)絡(luò)。還有同時存在監(jiān)視與控制作用的系統(tǒng)Wash，WashCB.Sridharan， S.Mundkur, A.P.Mathur.On Building Non-intrusive PerformanceInstrumentation Blocks for CORBA-basedDistributed System, 4th IEEEInternational Computer Performance and DependiabilitySymposium, Chicago, 2000 ； B.Sridharan, S.Mundkur, A.P.Mathur. Non-intrusive Testing, Monitoring andControl of Distributed ORBA Objects.TOOLS Europe 2000，St.Malo, France, 2000.)是對CORBA分布式系統(tǒng)進行測試、監(jiān)視和控制的系統(tǒng)， 它使用CORBA攔截器捕獲運行時信息。在對監(jiān)視系統(tǒng)的研究中，已有對監(jiān)視模型的研究，如(Mansouri-Samani， M.and Μ.Sloman.Monitoring distributed systems.IEEEnetwork, 1993.7 (6) p.20—30.)提出 了一種通用監(jiān)視模型，并提供了分布式事件監(jiān)視服務(wù)和通用事件監(jiān)視語言(GEM)。對 監(jiān)視技術(shù)的研究，如 Richmond (M.Richmond, J.Noble.Reflections on Remote Reflection. AustralasianComputer Science Confernce (ACSC2001) .Brisbane, 2001. ； M.Richmond. Flexible Migration Support for Component Frameworks.Doctoral Dissertation.Department of Computing, Macquarie University, 2003.)等提出使用遠程反射技術(shù)監(jiān)視、調(diào)試和可視化 分布式Java應(yīng)用。使用遠程反射，可以從一個中心位置監(jiān)視分布式系統(tǒng)，為企業(yè)應(yīng)用提 供一個集中式管理模型。通過反射技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用中的運行時結(jié)構(gòu)和行為，因而能夠 動態(tài)地改變這些應(yīng)用和行為。而目前已有的監(jiān)視系統(tǒng)，以及監(jiān)視技術(shù)缺乏對監(jiān)視數(shù)據(jù)高效收集，有效傳遞的 保證，無法處理監(jiān)視數(shù)據(jù)丟失、亂序、重復(fù)等錯誤。而監(jiān)視數(shù)據(jù)的正確性影響到對系統(tǒng) 控制的決策，因此有必要設(shè)計一種監(jiān)視方法，保證監(jiān)視數(shù)據(jù)高效收集和準確傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對的場景是在分布式系統(tǒng)的監(jiān)視過程中，從一個中心位置監(jiān)視分布式 系統(tǒng)，即各個分布式的組件需要把監(jiān)視數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送到監(jiān)視中心進行觀察處理。監(jiān)視數(shù) 據(jù)數(shù)據(jù)量小，發(fā)送頻繁，選用UDP協(xié)議作為底層的通信協(xié)議。監(jiān)視數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳播的 過程中，由于UDP協(xié)議本身的問題，可能出現(xiàn)丟失、亂序，重復(fù)等問題。本發(fā)明的目的是提出一種分布式系統(tǒng)運行時的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法可以 可靠、高效、代價低的將監(jiān)視數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)視中心，并對傳輸錯誤的監(jiān)視數(shù)據(jù)進行修 正。本發(fā)明的方法，包括如下步驟1)建立分布式應(yīng)用的監(jiān)視事件模型N，N為有向無環(huán)圖，其中結(jié)點代表監(jiān)視事 件，有向邊確定監(jiān)視事件的順序，源點為分布式系統(tǒng)運行時的初始監(jiān)視狀態(tài)，匯點代表 系統(tǒng)運行結(jié)束的終止監(jiān)視狀態(tài)，匯點和入度大于1的結(jié)點的前一結(jié)點為關(guān)鍵結(jié)點。N保 存在監(jiān)視中心和各個服務(wù)器中。當模型中存在分支時，關(guān)鍵結(jié)點是確定一條路徑所不可 缺少的結(jié)點。2)分布式應(yīng)用發(fā)送監(jiān)視事件給監(jiān)視中心，監(jiān)視事件中至少包含事件序號和可信 度的信息，其中，事件序號由模型N中的對應(yīng)結(jié)點序號確定；3)監(jiān)視中心按照監(jiān)視事件的事件序號接收監(jiān)視事件。在分布式系統(tǒng)中，當發(fā)生動作和狀態(tài)變化時，就會觸發(fā)監(jiān)視事件。分布式應(yīng)用 一次執(zhí)行時從開始到結(jié)束的所有監(jiān)視事件組成了一個監(jiān)視事件序列。分析分布式應(yīng)用每 次執(zhí)行時可能產(chǎn)生的監(jiān)視事件序列并對該序列建模，可以得到系統(tǒng)一次執(zhí)行時的監(jiān)視事 件模型。將系統(tǒng)所有可能的監(jiān)視事件模型合并可以得到完整的監(jiān)視事件模型。在分布式應(yīng)用運行中，監(jiān)視事件一產(chǎn)生可以在監(jiān)視事件模型上找到其對應(yīng)的結(jié) 點位置，并根據(jù)模型順序立即進行發(fā)送。監(jiān)視事件是由發(fā)送方(分布式應(yīng)用，即分布式應(yīng)用的各服務(wù)器)生成并發(fā)送給接 收方(監(jiān)視中心)，監(jiān)視事件中至少應(yīng)包含事件序號、可信度信息。根據(jù)應(yīng)用，可以對監(jiān) 視事件進行擴展。事件序號(Seq)監(jiān)視事件在監(jiān)視事件模型中的序號?？尚哦?Reliability)該監(jiān)視事件攜帶信息的可靠性評級。發(fā)送方根據(jù)監(jiān)視事件 的類型確定可信度。所述監(jiān)視事件包括關(guān)鍵事件、實例敏感事件和非實例敏感事件，關(guān)鍵事件是監(jiān) 視事件模型中關(guān)鍵結(jié)點對應(yīng)的監(jiān)視事件；實例敏感事件是包含特定實例相關(guān)信息的監(jiān)視 事件；非實例敏感事件是不包含特定實例相關(guān)信息的監(jiān)視事件。特定實例相關(guān)信息是時 間戳、數(shù)據(jù)量等與監(jiān)視對象的特定實例相關(guān)的信息。所述監(jiān)視事件的發(fā)送和接收具體為A、分布式應(yīng)用發(fā)送當次監(jiān)視的分布式應(yīng)用的執(zhí)行序號和監(jiān)視事件給監(jiān)視中 心；B、監(jiān)視中心確定執(zhí)行序號是否正確，正確則接收監(jiān)視事件；執(zhí)行序號是指分 布式應(yīng)用的第幾次執(zhí)行。所述接收監(jiān)視事件的方法為
a、將收到的監(jiān)視事件構(gòu)造為槽事件，槽事件至少包含事件序號和可信度；b、檢查槽中是否有槽事件，其中，槽是從源點到匯點的一條路徑上與結(jié)點相對 應(yīng)的位置，槽的編號與結(jié)點上監(jiān)視事件的事件序號相同；C、槽中沒有槽事件時，將槽事件插入槽中；當槽中有槽事件時，比較當前槽事 件和槽中槽事件的可信度，過濾可信度低的槽事件；d、檢查當前槽之前的槽，對尚未安裝槽事件的槽，根據(jù)槽編號從模型N中還原 槽事件并安裝。將接收到的當前監(jiān)視事件構(gòu)造為槽事件，將槽事件安裝到槽道相應(yīng)的槽中；槽 道是監(jiān)視事件模型從源點到匯點的一條路徑，槽是槽道中與路徑上結(jié)點相對應(yīng)的位置， 槽事件包括結(jié)點對應(yīng)的事件序號和可信度，實例敏感事件還包括實例敏感信息。槽是一 個二元組(編號，槽事件)，其中編號為結(jié)點在分布式應(yīng)用運行時監(jiān)視事件模型中的事 件序號。所述A步驟的發(fā)送方法為所有監(jiān)視事件用UDP協(xié)議發(fā)送給監(jiān)視中心。所述A步驟的發(fā)送方法為采用可靠傳輸協(xié)議發(fā)送關(guān)鍵事件，用UDP協(xié)議發(fā)送非 關(guān)鍵事件。所述A步驟的發(fā)送方法為按照監(jiān)視事件模型N的順序緩存在關(guān)鍵事件前的實例 敏感事件，當發(fā)送關(guān)鍵事件時，將緩存的實例敏感事件裝入關(guān)鍵事件中，然后發(fā)送該關(guān) 鍵事件；關(guān)鍵事件前的非實例敏感事件不發(fā)送。裝入是指將表示實例敏感事件的對象放 入表示關(guān)鍵事件的對象中。下述的裝入與此含義相同。所述A步驟的發(fā)送方法確定待發(fā)送監(jiān)視事件是非實例敏感事件，將該監(jiān)視事件的可信度設(shè)置為3并發(fā) 送；確定待發(fā)送監(jiān)視事件不是關(guān)鍵事件，是實例敏感事件，復(fù)制該事件，將復(fù)制事 件的可信度設(shè)置為3，裝入緩存中；將該事件本身的可信度確定為2并發(fā)送。確定待發(fā)送事件為關(guān)鍵事件，將緩存中的復(fù)制事件依次裝入關(guān)鍵事件中進行發(fā) 送。所述將槽事件安裝到槽中的另一種方法為卸載關(guān)鍵事件攜帶的實例敏感事件，并安裝到事件序號對應(yīng)的槽中；依次檢查當前槽之前的槽，對尚未安裝槽事件的槽，根據(jù)槽編號還原槽事件并 安裝；安裝關(guān)鍵事件到對應(yīng)的槽中。關(guān)鍵事件的安裝與實例敏感事件的安裝方法相 同，即都是檢查槽中是否有槽事件，沒有就插入；如果有就進行重復(fù)事件過濾；然后依 次檢查當前槽之前的槽，對尚未安裝槽事件的槽進行還原。依次檢查當前槽的是指當碰 到槽中有槽事件時，該過程就停止。所述將槽事件安裝到槽中的再一種方法為依次卸載關(guān)鍵事件攜帶的實例敏感事件的復(fù)制事件M，檢查M對應(yīng)的槽中是否 安裝了槽事件，若已經(jīng)安裝槽事件M’，對比M與M’是否相同，若不相同且M的可 信度大于M’的可信度，用M更新M’，否則將M’的可信度設(shè)為3，丟棄M。
若M對應(yīng)的槽尚未安裝槽事件，則將M安裝到槽。并對槽道上該槽之前的各個 槽進行檢查，發(fā)現(xiàn)未安裝的槽時，還原對應(yīng)的槽事件并進行安裝。由于被還原的事件為 非實例敏感事件，故可信度均為3。所述還原槽事件的方法為根據(jù)槽的編號，從監(jiān)視模型N中提取對應(yīng)事件序號的監(jiān)視事件，生成槽事件 A'并安裝在槽中，如果監(jiān)視事件為非實例敏感事件，則設(shè)置槽事件A'的可信度為3; 如果監(jiān)視事件為實例敏感事件，則設(shè)置槽事件A'的可信度為1。超時事件的還原方法對于已經(jīng)超時的監(jiān)視事件A，假設(shè)其事件序號為n，可以 根據(jù)分布式應(yīng)用運行時監(jiān)視模型對其進行還原，還原的目標是生成對應(yīng)的槽事件A'。 具體方法如下A'的事件序號=n，
權(quán)利要求
1.一種分布式系統(tǒng)運行時的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，包括下列步驟1)建立分布式應(yīng)用的監(jiān)視事件模型N，N為有向無環(huán)圖，結(jié)點代表監(jiān)視事件，有向 邊確定監(jiān)視事件的順序，初始監(jiān)視狀態(tài)為源點，終止監(jiān)視狀態(tài)為匯點，匯點和入度大于1 的結(jié)點的前一結(jié)點為關(guān)鍵結(jié)點；2)分布式應(yīng)用發(fā)送監(jiān)視事件給監(jiān)視中心，監(jiān)視事件中至少包含事件序號和可信度， 其中，事件序號是模型N中對應(yīng)結(jié)點的序號；3)監(jiān)視中心按照監(jiān)視事件的事件序號接收監(jiān)視事件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于分布式應(yīng)用發(fā)送監(jiān)視事件的 同時還發(fā)送當次監(jiān)視的分布式應(yīng)用的執(zhí)行序號給監(jiān)視中心；監(jiān)視中心確定執(zhí)行序號正確 后接收監(jiān)視事件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于監(jiān)視中心采用下述步驟接收 監(jiān)視事件A、將收到的監(jiān)視事件構(gòu)造為槽事件，槽事件至少包含事件序號和可信度；B、檢查槽中是否有槽事件，其中，槽是從源點到匯點的一條路徑上與結(jié)點相對應(yīng)的 位置，槽的編號與結(jié)點上監(jiān)視事件的事件序號相同；C、槽中沒有槽事件時，將槽事件插入槽中；當槽中有槽事件時，比較當前槽事件 和槽中槽事件的可信度，過濾可信度低的槽事件；D、檢查當前槽之前的槽，對尚未安裝槽事件的槽，根據(jù)槽編號從模型N中還原槽事 件并安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述監(jiān)視事件包括關(guān)鍵事 件、實例敏感事件和非實例敏感事件，關(guān)鍵事件是模型N中關(guān)鍵結(jié)點對應(yīng)的監(jiān)視事件； 實例敏感事件是包含特定實例相關(guān)信息的監(jiān)視事件；非實例敏感事件是不包含特定實例 相關(guān)信息的監(jiān)視事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于采用UDP協(xié)議發(fā)送監(jiān)視事件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于采用可靠傳輸協(xié)議發(fā)送關(guān)鍵 事件，采用UDP協(xié)議發(fā)送非關(guān)鍵事件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于采用下述方法發(fā)送監(jiān)視事件A、當待發(fā)送的監(jiān)視事件是實例敏感事件時，將該事件裝入緩存中；B、當待發(fā)送事件是非實例敏感事件時，不發(fā)送該事件。C、當待發(fā)送事件是關(guān)鍵事件時，將緩存中的實例敏感事件依次裝入關(guān)鍵事件后發(fā)送；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于采用下述方法發(fā)送監(jiān)視事件A、當待發(fā)送事件是非實例敏感事件時，將該監(jiān)視事件的可信度設(shè)為3并發(fā)送；B、當待發(fā)送事件是實例敏感事件時，復(fù)制該事件，將復(fù)制事件的可信度設(shè)置為3， 裝入緩存中；C、將該事件的可信度設(shè)為2并發(fā)送；D、當待發(fā)送事件是關(guān)鍵事件時，將緩存中的復(fù)制事件依次裝入關(guān)鍵事件后進行發(fā)送。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于監(jiān)視中心采用下述步驟接收 監(jiān)視事件A、依次卸載關(guān)鍵事件攜帶的實例敏感事件，監(jiān)視中心依次接收實例敏感事件；B、監(jiān)視中心接收關(guān)鍵事件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于監(jiān)視中心采用下述步驟接 收監(jiān)視事件A、依次卸載關(guān)鍵事件攜帶的實例敏感事件的復(fù)制事件，監(jiān)視中心接收復(fù)制事件a)檢查復(fù)制事件對應(yīng)的槽中是否安裝了槽事件，若已經(jīng)安裝槽事件，對比復(fù)制事件 與槽事件是否相同，若不相同且復(fù)制事件的可信度大于槽事件的可信度，用復(fù)制事件更 新槽事件，否則將槽事件的可信度設(shè)為3 ；b)若復(fù)制事件對應(yīng)的槽尚未安裝槽事件，則將復(fù)制事件安裝到槽中；c)對槽道上該槽之前的各個槽進行檢查，還原并安裝未安裝的槽事件；B、監(jiān)視中心接收關(guān)鍵事件。
11.根據(jù)權(quán)利要求3-10任一項所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述還原槽事件 的方法為根據(jù)槽編號，從監(jiān)視模型N中提取對應(yīng)事件序號的監(jiān)視事件，生成槽事件A'并安 裝在槽中，如果監(jiān)視事件為非實例敏感事件，槽事件A'的可信度設(shè)為3;如果監(jiān)視事件 為實例敏感事件，槽事件A'的可信度設(shè)為1。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于可靠傳輸協(xié)議為基于UDP 的請求_應(yīng)答協(xié)議或TCP協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式系統(tǒng)運行時的監(jiān)視數(shù)據(jù)傳輸方法，包括下列步驟1)建立分布式應(yīng)用的監(jiān)視事件模型N，N為有向無環(huán)圖，結(jié)點代表監(jiān)視事件，有向邊確定監(jiān)視事件的順序，初始監(jiān)視狀態(tài)為源點，終止監(jiān)視狀態(tài)為匯點，匯點和入度大于1的結(jié)點的前一結(jié)點為關(guān)鍵結(jié)點；2)分布式應(yīng)用發(fā)送監(jiān)視事件給監(jiān)視中心，監(jiān)視事件中至少包含事件序號和可信度；3)監(jiān)視中心按照監(jiān)視事件的事件序號接收監(jiān)視事件。本發(fā)明的方法通過模型將監(jiān)視事件有序化，減少了數(shù)據(jù)傳輸中的丟失、亂序，重復(fù)；在保證信息傳輸可靠性的同時，減少了通訊信道和系統(tǒng)的負載；通過槽對監(jiān)視事件進行接收，減少了信息接收中的錯誤和遺漏；采用監(jiān)視事件還原技術(shù)，解決了監(jiān)視故障問題。
文檔編號H04L12/26GK102014162SQ20101057325
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者嚴慧, 劉杰, 葉丹, 寧靜, 虞海江 申請人:中國科學(xué)院軟件研究所