CN105450492A - 一种自适应环网结构及组网方法 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明公开了一种自适应环网结构，包括多个节点，所述多个节点中的第一节点定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，其中所述第一节点还从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。本发明还公开了一种组建自适应环网结构的方法。</b>
Description
技术领域
本发明涉及计算机拓扑结构，更具体来说，涉及一种自适应环网结构及组网方法。
背景技术
软件系统规模成爆炸式增长，单台计算机已经很难满足大型软件系统对性能及高可用的需要，集群模式已经成为软件系统架构的必然。
目前运行的多机或者集群系统多数是固定主机数量的，且各主机之间使用全连接或者星型连接，这样的多机或者集群系统具有以下缺点：1.集群中的节点数不能动态的增加或者减少，随着业务的发展，整体系统的扩充较为麻烦；2.全连接的系统中的连接数过多，如果是大规模集群，系统会变得难于管理；3.星型连接的系统则存在单点的高可用隐患。
发明内容
为解决上述问题，本文介绍一种环网拓扑结构及自适应组网方法，其可以使任意多个节点自动组成环状网络结构，并且当有节点添加到环网或者从环网中退出时，可以自动再次组网，永远保持集群的环状拓扑结构。
根据本发明的一个方面，提供了一种自适应环网结构。该自适应环网结构包括多个节点，所述多个节点中的第一节点定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，其中所述第一节点还从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。
在上述自适应环网结构中，所述第一节点在接收其它节点主动发送的配置信息后，将所述第一节点的配置信息以及所述第一节点已知的其它节点的配置信息发送给该其它节点，并使所述其它节点主动发送的配置信息生效。
在上述自适应环网结构中，所述多个节点使用UDP协议来在节点之间共享配置信息。
在上述自适应环网结构中，所述多个节点使用TCP协议来在节点之间进行服务调用。
在上述自适应环网结构中，所述多个节点中的每个节点根据配置信息的变化来重建对上游节点的TCP连接。
在上述自适应环网结构中，所述多个节点中的每个节点采用唯一的序列号来进行标识，并根据所述序列号来进行排序，头尾相接形成环网。
在上述自适应环网结构中，所述唯一的序列号由每个节点的IP和节点名称组成。
根据本发明的另一个方面，提供了一种组建自适应环网结构的方法，包括：构建多个节点，其中，将所述多个节点中的第一节点配置成定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，以及其中，将所述第一节点还配置成从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。
在上述方法中，将所述第一节点配置成在接收其它节点主动发送的配置信息后，将所述第一节点的配置信息以及所述第一节点已知的其它节点的配置信息发送给该其它节点，并使所述其它节点主动发送的配置信息生效。
在上述方法中，所述多个节点被构建成使用UDP协议来在节点之间共享配置信息。
在上述方法中，所述多个节点被构建成使用TCP协议来在节点之间进行服务调用。
在上述方法中，所述多个节点中的每个节点被构建成根据配置信息的变化来重建对上游节点的TCP连接。
在上述方法中，所述多个节点中的每个节点被构建成采用唯一的序列号来进行标识，并根据所述序列号来进行排序，头尾相接形成环网。
在上述方法中，所述唯一的序列号由每个节点的IP和节点名称组成。
附图说明
在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图1是根据本申请的实施例，自适应环网结构的示意图；
图2是根据本申请的实施例，动态增加一个节点时的环网结构示意图；
图3是根据本申请的实施例，动态删除一个节点时的环网结构示意图。
具体实施方式
下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一个方面，提供了一种自适应环网结构。该自适应环网结构包括多个节点，所述多个节点中的第一节点定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，其中所述第一节点还从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。
图1是根据本申请的实施例、自适应环网结构的示意图。如图1所示，该环网结构具有以下特性：
a)每个节点以自身的IP和节点名称组成一个唯一的序列号，来标识该节点；
b)所有的节点按照各自的序列号排序，头尾相接形成环网；
c)节点之间的配置使用UDP来交互(图1中使用虚线表示)，节点之间的服务调用的使用TCP来交互(图1中使用实线表示)；
d)每个节点每隔一定的时间从已知的节点集合中随机选取一个节点，将本节点的及本节点已知节点的配置信息发送给该节点，并接收应答，然后根据应答生效配置信息；
e)当一个节点收到其他节点主动发送的配置后，立即将本节点及本节点已知节点的配置信息返回给该节点，然后生效对端发送来的配置信息；
f)每个节点都有对上节点(具有最小的大于自身序列号的节点)和对下节点(具有最大的小于自身序列号的节点)两条TCP连接，节点收到的服务调用既可以向上转发也可以向下转发，保证每个节点的出口无单点；
g)根据配置的变化，每个节点都可以重建对上游节点的TCP连接；
h)节点个数无限制。
有必要指出的是，以上示出的环网结构的特性仅用于说明而不是用于对权利要求书的限制。在图1的教导下，本领域技术人员可以想到使用适当的替换方式来实现具有相应特性的自适应环网结构，而不限于上面所提及的特性a)至h)。
图2是根据本申请的实施例，动态增加一个节点时的环网结构示意图。当有新的节点需要添加到环网中时，只需要在新增的节点中配置环网中任意一个节点的信息，该新增节点就会自动被添加到环网中去。
具体来说，新增节点(例如，节点4)先与节点1(初始配置的节点)建立TCP连接,并与节点1通过UDP交互配置信息。接着，环网中所有的节点都随机地选择节点进行配置交互。经过很短的时间后，环网中所有的节点都已经知道节点4已经加到环网中来。当节点4的下游节点(小于节点4的序列号的最大节点,上图中的节点3)收到新增配置后，就会断开与原上游节点(节点1)的连接，与新的上游节点(节点4)建立连接。
当新增节点确认出其真实的上游节点后，其可断开初始配置的节点，并与真实的上游节点建立连接。在图2所示的实例中，由于真实的上游节点与初始配置的节点相同，所以断开初始配置的节点并与真实的上游节点建立连接的步骤可省略。
经过以上动作，新增的节点已经添加到了环网中，最终形成如图2中偏右边的图形所示的环网结构。
图3是根据本申请的实施例，动态删除一个节点时的环网结构示意图。当有节点需要退出环网时，只需直接将该节点停掉即可，环网会自动将该节点清理出去，并再次组成环网。
具体来说，由于TCP断开，与节点1相邻的节点经过一段时间尝试后仍然无法与节点1建立TCP连接，则在配置中标识节点1异常。环网中所有的节点都随机的选择节点进行配置交互。经过一段时间后所有的节点都标志节点1异常，并将其清理出环网配置。节点1原下游节点(节点4)确认节点1异常后，则跳过节点1，与新的上游节点(节点2)建立TCP连接。在节点1断开期间，由于节点2与节点4都还有一条与其他节点的线路，所以节点间的通讯不会间断。经过以上动作，异常节点已经从环网中清理出去，并再次组网成功，最终形成如图3中偏右边的图形所示的环网结构。
关于环网的动态自适应性，本文以示例性的方式说明了两种最简单的情形。本领域技术人员可以理解，本文所阐述的自适应性环网还支持一次性添加、删除多个节点，环网节点的异常隔离和自动恢复等功能。
综上所述，本申请的自适应性环网结构具有很高的健壮性和很灵活的伸缩性，能够很好地克服现有集群系统中存在的问题。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (14)
1.一种自适应环网结构，其特征在于，包括多个节点，所述多个节点中的第一节点定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，其中所述第一节点还从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。
2.如权利要求1所述的自适应环网结构，其中，所述第一节点在接收其它节点主动发送的配置信息后，将所述第一节点的配置信息以及所述第一节点已知的其它节点的配置信息发送给该其它节点，并使所述其它节点主动发送的配置信息生效。
3.如权利要求1所述的自适应环网结构，其中，所述多个节点使用UDP协议来在节点之间共享配置信息。
4.如权利要求1所述的自适应环网结构，其中，所述多个节点使用TCP协议来在节点之间进行服务调用。
5.如权利要求4所述的自适应环网结构，其中，所述多个节点中的每个节点根据配置信息的变化来重建对上游节点的TCP连接。
6.如权利要求1所述的自适应环网结构，其中，所述多个节点中的每个节点采用唯一的序列号来进行标识，并根据所述序列号来进行排序，头尾相接形成环网。
7.如权利要求6所述的自适应环网结构，其中，所述唯一的序列号由每个节点的IP和节点名称组成。
8.一种组建自适应环网结构的方法，包括：
构建多个节点，
其中，将所述多个节点中的第一节点配置成定期地从其已知的节点集合中随机选取一个节点，并向该随机选取的节点发送第一节点的配置信息以及第一节点已知的其它节点的配置信息，以及
其中，将所述第一节点还配置成从该随机选取的节点处接收应答，并使所述应答中包含的配置信息生效。
9.如权利要求8所述的方法，其中，将所述第一节点配置成在接收其它节点主动发送的配置信息后，将所述第一节点的配置信息以及所述第一节点已知的其它节点的配置信息发送给该其它节点，并使所述其它节点主动发送的配置信息生效。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个节点被构建成使用UDP协议来在节点之间共享配置信息。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个节点被构建成使用TCP协议来在节点之间进行服务调用。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述多个节点中的每个节点被构建成根据配置信息的变化来重建对上游节点的TCP连接。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述多个节点中的每个节点被构建成采用唯一的序列号来进行标识，并根据所述序列号来进行排序，头尾相接形成环网。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述唯一的序列号由每个节点的IP和节点名称组成。
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