[發明專利]用于混合邊緣復制的方法和系統

在審

• 申請號: 202110075912.5
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN113138879A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 薩爾德賽·羅希特·普拉巴卡爾;奈爾·撒尼爾·庫馬爾·迪瓦卡然;奈克·古魯普拉薩德·一世
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

公開了用于混合邊緣復制的方法和系統。本發明應用于邊緣云場景中。對于任何邊緣云部署，邊緣處的數據處理是關鍵特征。對于這種處理，數據需要跨其它邊緣節點或中心云共享，并且也需要被其它邊緣節點或中心云復制。因此，本發明在所有邊緣用例中都起著關鍵作用，因為它涉及從設備或從云中處理數據。它還有助于處理邊緣云中的離線和故障場景。通過選擇性復制，確保了更好的資源利用并確保了邊緣云服務的可用性。

技術領域

本文描述的主題總體上涉及復制數據庫，并且更具體地涉及用于混合邊緣復制的方法和系統。

背景技術

復制涉及在多個存儲設備中存儲數據的副本。數據只有一個邏輯副本，并且對一個副本的更新將反映在所述數據的所有其它副本上。此技術提供下文列舉的以下優點：

a)性能增強：由于工作負載分布在多個過程之間，因此復制使得可以接受和處理更多的請求。

b)延遲降低：由于數據被復制更靠近用戶，因此復制延遲會降低。

c)故障減少：由于有其它服務器可提供相同的服務，因此復制允許用于克服單個服務器故障的服務。

d)容錯：復制還確保向客戶端提供正確的數據。

該技術在所有用戶設備和社交媒體平臺之間持續同步數據的用戶設備中找到其應用。特別是，它允許用戶無需顯式保存、重新加載和交換共享數據，而在多個設備之間持續同步數據。這不僅限于移動應用程序或社交媒體平臺或桌面應用程序的分布式版本。在分布式系統中，復制主要被采用以提供容錯。實體被復制是一個過程。在分布式系統中，存在兩種類型的復制策略被使用，即主動復制和被動復制。

圖1展示了典型的邊緣云拓撲，其中每個邊緣節點需要豎直地(南北)和水平地(東西)通信。需要跨邊緣節點和邊緣節點到云的數據共享。在云端和在邊緣云端需要高可用性(high availability，HA)的數據復制。基于數據處理和計算位置，需要跨邊緣和邊緣到云的選擇性數據通信。

在被動復制中，主服務器處理客戶端請求、更新多個備份服務器上的狀態、并向客戶端返回響應。如果主服務器發生故障，則其中一臺備份服務器將占據其位置。它們也可以用于非確定性過程。圖2展示了被動復制視圖的框圖。這可以稱為主輔復制模型，其中初始寫入始終發生在主節點上，然后復制到輔節點。被動復制的缺點在于：在故障的情況下響應會延遲。特別是，與邊緣云場景相關聯的問題如下：

a)不能在所有邊緣都擁有主服務器。由于存在單個主服務器，因此它可以要么在一個邊緣處，要么在云中。然而，為了在所有邊緣進行寫操作，我們需要在邊緣有多個主服務器；

b)邊緣的數據寫入仍發生在云中的主服務器上。由于只有一個理想地位于云中的主服務器，因此邊緣處的所有寫操作將會發生在云中的主服務器上，然后再將其復制到邊緣的輔節點上；

c)所有數據在所有邊緣得以復制，因為只有一個理想地位于云中的主服務器，而輔服務器位于邊緣，所有數據都從云中的主服務器復制到邊緣的輔服務器；

d)邊緣離線場景故障。當云與邊緣之間沒有連接時，邊緣的輔節點將自行運行。由于由輔節點選擇主節點的特定數量(quorum)最少，因此邊緣的單個輔節點將無法繼續工作。這無法滿足邊緣計算(離線模式)的基本要求。

因此，被動復制無法處理選擇性共享、復制和離線場景。在被動復制中，復制在一個方向上發生：從主控到副本。

在主動復制中，所有服務器都會處理每個客戶端請求。它要求服務器托管的過程是確定性的，即，給定相同的初始狀態和請求序列，所有過程將產生相同的響應序列并以相同的最終狀態結束。圖3展示了主動復制視圖的框圖。這可以稱為多主控模型，其中所有節點都充當主控節點。主動復制的缺點在于：大多數現實世界中的服務器都是非確定性的。特別是，與邊緣云場景相關聯的問題如下：

a)將主控節點置于邊緣時，所有數據在所有邊緣之間得以復制；