[發明專利]支持跨IDC域功能的數據中心鏡像分發系統

有效

• 申請號: 201310042619.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103078957A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 白躍彬;呂多;馬耀;彭遠峰;王忠釗;畢重光;程琨;賈楊梅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機科學中廣域網范圍的因特網數據中心的系統鏡像或文件的分發技術，特別是適用于對虛擬機系統鏡像或單個大型文件的大量分發。

背景技術

因特網數據中心（Internet?Data?Center，IDC）是整個因特網的數據和服務的最主要支持者，它們往往分布在相距較遠的不同地域內，彼此之間的網絡連接帶寬有限且成本高昂。互聯網企業或軟件服務公司的服務或應用一般都會部署在多個不同的IDC中，通過購買網絡連接帶寬實現不同IDC域之間應用的數據通信，帶寬小則影響數據通信性能，帶寬大則成本負擔太重。尤其是隨著虛擬化技術和數據中心技術的結合，IDC已廣泛采用虛擬機代替傳統的物理機，在IDC域之間部署和傳輸虛擬機鏡像文件的需求逐漸上升。傳統方式的文件傳輸技術，比如ftp、http等，已根本無法有效解決上述需求問題。

除了傳統的Client-Server方式的文件和數據傳輸技術外，對等網絡（Peer?to?Peer，P2P）方式早已成為整個互聯網使用最廣泛的文件、媒體等傳輸技術。P2P技術是一種面向應用的組網方式，其中的Peer端即為通常意義的客戶端，具有文件、網絡帶寬、磁盤存儲等資源，同時也具有文件等數據資源的傳輸需求。此外，在一些類型的P2P技術實現中還會包括tracker端，它是一個保存信息并對這些信息的請求進行響應的中心節點，負責發布資源信息。P2P網絡技術的主要目標是讓所有的客戶端（即Peer）都能提供資源，包括帶寬、存儲空間和計算能力，所以，當有更多的Peer加入且系統請求更多時，整個P2P網絡系統的容量也就更大。這是Client-Server結構的固定服務器方式所不能夠實現，因為在這種結構中，客戶端的增加只會導致每個用戶的數據傳輸都變慢。

傳統的P2P客戶端軟件都具有復雜的界面操作，僅適用于獨立用戶進行電影等資源的下載；而IDC域中的鏡像或文件分發系統與其目的不同，不能使用圖形界面，只能使用后臺進程運行的形式，并且接受遠程管理和控制。在分發系統中，功能和效率才是核心，并且不能占用太多的系統資源。同時，由于IDC域之間的網絡帶寬成本高昂，必須采用一定的措施減少帶寬資源的浪費，提高IDC域間網絡帶寬的有效利用率。

發明內容

本發明以實現跨IDC域的快速鏡像分發為目標，設計了一套支持跨IDC域功能的鏡像分發系統，該系統除采用了基本的P2P網絡技術外，其設計重點包括了“橋頭堡”模式的雙層P2P網絡結構，用以避免跨IDC域的重復數據流量，提高IDC域間的網絡帶寬效率，還包括了一個獨立的集中管理和控制功能節點，用以實現對分發系統中所有的節點的有效管理和控制。

具體內容包括：

1.“橋頭堡”模式的雙層P2P網絡結構

在系統中，待分發的系統鏡像或文件被稱為資源，本系統對特定資源的分發使用了“橋頭堡”模式的雙層P2P網絡結構。在該模式的P2P網絡中，每個IDC域內的Peer節點都處在同一個層次的P2P網絡中，它們互相可見，可以進行資源分片的傳輸；在每個IDC域中設置了若干具有公網IP地址的Peer節點，這些Peer節點稱為本IDC域的“橋頭堡”節點，只有“橋頭堡”節點可以進行IDC域間的資源分片傳輸。不同的資源具有不同的雙層P2P網絡結構，每個資源在單個IDC域中只有一個“橋頭堡”節點。

2.集中管理和控制功能

除Peer節點和Tracker節點外，整個分發系統還設置有唯一的集中管理和控制功能節點，該節點與其它所有的Peer節點和Tracker節點通過http消息進行通信。集中管理和控制節點具有這樣的功能：查看Tracker和所有Peer節點的狀態信息；對Peer節點發出長傳或下載資源的控制指令，并且對Peer和Tracker節點進行管理配置；實時監視整個P2P網絡的運行狀況。

雖然P2P網絡技術已經很成熟，但是其在IDC領域中的應用還非常少，尤其是在云計算和虛擬化技術的背景下，本系統所具有的創新點在于：

（1）適用于IDC場景，支持虛擬機系統鏡像或文件的高效傳輸；

（2）對特定分發目標資源，具有“橋頭堡”模式的雙層P2P網絡結構的特征，能夠消除IDC域間可能的重復數據流量；

（3）具有全局統一的集中管理和控制節點，負責對整個跨越多個IDC域的分發系統的方便控制和管理。

附圖說明

圖1鏡像分發系統組成結構圖

圖2鏡像分發系統部署圖

圖3“橋頭堡”模式雙層P2P網絡示意圖