基于硬件的消息传递设备制造技术

消息发布／订购系统被要求处理大量消息，同时减少等待时间和性能瓶颈。本发明专利技术提出的基于硬件的消息传递设备被设计用于大量、低等待时间的消息传递（图１）。该基于硬件的消息传递设备是发布／订购中间件系统的一部分。利用该基于硬件的消息传递设备，该系统操作用于减少利用基于邻居的路由选择的中间跳，引入有效的本地到外部以及外部到本地协议转换、实时监控包括等待时间在内的系统性能、采用基于话题的和基于信道的消息通信，以及动态优化系统互连配置和消息传输协议等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数据消息传递中间件体系结构，更具体地说，涉及具有发 布和订购(下文称作发布/订购)中间件体系结构的消息传递系统中的 基于硬件的消息传递设备。
技术介绍
数据消息传递基础设施所要求的日益提高的性能水平强迫联网基础设 施和协议的发展。基本上，数据分发涉及各种数据源和目的地，以及各种 类型的互连体系结构和数据源和目的地之间的通信模式。现有数据消息传 递体系结构的示例包括轮轴轮辐式(hub-and-spoke)，对等式和存储转发 式。利用轮轴轮辐系统配置，所有通信都通过轮轴传输，这在处理量大时 通常会导致性能瓶颈。因此，这种消息传递系统产生了等待时间。绕过这 种瓶颈的一种方法是布署更多的服务器，并且在这些不同的服务器之间分 布网络负载。但是，这种体系结构表现出可扩展性和操作问题。与具有轮 轴轮辐配置的系统相比，具有对等配置的系统对应用产生了不必要的压力以处理和过滤数据，并且仅与其最慢的客户或节点一样快。而具有存储转 发系统配置的系统为了提供持久性，要在将数据转发到路径中的下一个节 点之前存储该数据。存储操作通常通过索引和将消息写到存储盘来实现， 这可能产生性能瓶颈。此外，在消息量增大了时，索引和写入任务可能相 当慢，因此可能引入额外的等待时间。现有数据消息传递体系结构共有一些不足。 一个共同的不足是在现有 体系结构中数据消息传递依赖于驻留在应用层上的软件。这意味着消息传 递基础设施要经历OS (操作系统)排队和网络I/0 (输入/输出)，这可能 产生性能瓶颈。此外，传统系统中路由选择是以软件方式实现的。另一个 共同的不足是现有体系结构静态地而不是动态地使用数据传输协议，即使 在某些情形下其他协议可能更合适也是如此。常见协议的一些示例包括可 路由多播、广播或单播。实际上，现有体系结构中的应用编程接口 (API)未被设计为实时地在传输协议之间切换。另外，网络配置判决通常是在布署时进行的，并且通常被定义为在特 定假设下对一组网络和消息传递条件进行优化。与静态(固定的)配置相 关联的限制排除了实时动态网络重配置。换言之，现有体系结构是针对特 定传输协议配置的，而该传输协议并不总是适合所有网络数据传输负载条 件，因此，现有体系结构总是不能实时地应对改变或增大的负载能力需 求。此外，在数据消息传递去往特定的接收者或者接收者群组时，现有消 息传递体系结构使用可路由多播来将数据传输过网络。但是，在针对多播 建立的系统中，存在对可以用来分发数据的多播群组的数目的限制，结 果，消息传递系统不再将数据发送向未被向其订购的目的地(即，不是该 特定数据的订户的客户)。由于数据过滤，这增大了客户的数据处理负载 和丢弃率。因此，由于任何原因变为过载并且不能跟上数据流的客户最终 丢弃进入数据，并且稍后要求重传。重传对整个系统造成影响，因为所有 客户都接收重复的传输，并且所有客户都对进入数据进行重新处理。因 此，重传可能导致多播风暴，并且最终可能使整个系统瘫痪。在系统是针对单播消息传递建立来作为减少丢弃率的一种方法时，该消息传递系统可能因为数据复制而经历带宽饱和。例如，如果多于一个客 户订购了感兴趣的给定话题，则消息传递系统必须将该数据递送到每个订 户，实际上，系统将该数据的不同拷贝发送到每个订户。尽管这解决了客 户滤除非订购数据的问题，但是单播传输是不可扩展的，因此基本上不适 合订购特定数据的大量客户群组或者消费模式极度重叠的情形。另外，在发布者和订购者之间的路径中，消息在应用之间的跳中传 播，其中每跳引入了应用和操作系统(OS)等待时间。因此，总的端到端 等待时间随着跳数增多而增大。另外，在将消息从发布者路由到订购者 时，沿路径的消息吞吐量受到该路径中的最慢节点的限制，在现有系统中 没有方法来实现端到端消息传递流控制来克服该限制。现有体系结构的另一个共同不足是它们的协议变换较慢并且数量非常多。这是因为企业应用集成(EAI)领域中的IT (信息技术)权宜(band-md)策略所致，在该领域中，越来越多的新技术被与遗留系统集成。因此，在多个领域中都需要提高数据消息传递系统性能。其中性能可 能需要提高的示例有速度、资源分配、等待时间等。
技术实现思路
本专利技术部分基于前述观察和利用不同的方法可以解决这种不足使得具 有更好的结果这一观点，其中所述不同方法包括基于硬件的解决方案。这 些观察使得开发出用于大量、低等待时间消息传递的端到端消息发布Z订购 中间件体系结构，特别是基于硬件的消息传递设备(MA)。因此，具有 根据本专利技术原理的端到端消息发布/订购中间件体系结构的数据分发系统可 以有利地在极低等待时间的情况下路由大量的消息，这是通过利用基于邻 居的路由选择和网络非居间化(disintermediation)减少中间跳，引入高效 的本地到外部和外部到本地协议转换、实时监控系统性能(包括等待时 间)、布署基于话题和基于信道的消息通信、以及动态并且智能地对系统 互连配置和消息传输协议进行优化，等等来实现的。另外，这种系统可以 利用数据缓存提供有保证的递送服务质量。结合资源分配，根据本专利技术的数据分发系统带来了实时动态分配可用 资源的优点。就此而言，与传统的静态配置方法相反，本专利技术设想了一种 系统，该系统具有用于资源分配的实时、动态、学习的方法。其中可以对 资源分配进行实时优化的示例包括网络资源(带宽、协议、路径/路由的利 用)和客户系统资源(CPU、存储器和盘空间的利用)。结合监控系统拓扑和性能，根据本专利技术的数据分发系统有利地区分开 消息级和帧级等待时间测量。在某些情形中，这些测量之间的相关性提供 了有竞争力的商业优点。换言之，等待时间的本质和程度可以指示最佳数 据和数据源，而其又可以用在商业过程中，并且提供有竞争力的优势。因此，根据所示并且在这里宽广描述的本专利技术的目的，具有发布/订购 中间件体系结构的一种示例性系统包括 一个或多个消息传递设备，其被配置为用于接收和路由消息；介质；以及经由所述介质链接的设置和管理 设备，其被配置用于与每个消息传递设备交换管理消息。在这种系统中， 消息传递设备通过动态选择消息传输协议和消息路由路径，来执行消息的 路由选择。进一步根据本专利技术的目的，消息传递设备(MA)被配置为边沿M八 或核心MA，其中每个MA具有高速互连总线，通过该总线各个硬件模块 被链接，另外，边沿MA还具有协议翻译引擎(PTE)。在每个MA中， 硬件模块本质上被划分成三个平面模块组，分别为控制平面、数据平面和 服务平面。总而言之，从这里的描述，所附权利要求书以及后面将描述的附图可 以更好地理解本专利技术的这些和其他特征、方面和优点。附图说明被结合到说明书中并且作为说明书的一部分的附图说明了本专利技术的各 个方面，并且与说明书一起说明本专利技术的原理。只要方便，在所有附图中 相同的标号将用于指代相同或类似的元件。图1示出了根据本专利技术原理的端到端中间件体系结构。图la是示出了覆盖网络(overlaynetwork)的图。图2是示出了利用根据本专利技术原理的端到端中间件体系结构实现的企业基础设施的图。图2a是示出了具有创建网络骨干网非居间化的消息设备(MA)的企 业基础设施物理布署的图。图3示出了基于信道的消息传递系统的体系结构。图4示出了一种可能的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发布／订购中间件系统中的基于硬件的消息传递设备，包括：互连总线；以及经由所述互连总线互连的硬件模块，所述硬件模块被划分成多个组，第一组是用于处理消息传递设备管理功能的控制平面模块组，第二组是用于单独处理消息路由选择功能或者除消息变换功能之外还处理消息路由选择功能的数据平面模块组，并且第三组是用于对由所述硬件模块的第一组和第二组利用的服务功能进行处理的服务平面模块组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-8 60/688,983;US 2005-1-6 60/641,9881.一种发布/订购中间件系统中的基于硬件的消息传递设备，包括互连总线；以及经由所述互连总线互连的硬件模块，所述硬件模块被划分成多个组，第一组是用于处理消息传递设备管理功能的控制平面模块组，第二组是用于单独处理消息路由选择功能或者除消息变换功能之外还处理消息路由选择功能的数据平面模块组，并且第三组是用于对由所述硬件模块的第一组和第二组利用的服务功能进行处理的服务平面模块组。2. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息传 递设备管理功能包括配置和监控功能。3. 如权利要求2所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述配置功 能包括配置所述发布/订购中间件系统。4. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息路 由选择功能包括通过动态选择消息传输协议和消息路由选择路径而执fi^的 消息转发和路由选择。5. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述服务功能包括时间源和同步功能。6. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述控制平面模块组包括管理模块和一条或多条逻辑配置路径。7. 如权利要求6所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述管理模 块结合了计算机、刀片服务器或者主机服务器中的一个或多个中央处理单 元(CPU)。8. 如权利要求7所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述管理模 块中的CPU在任意操作系统下执行程序代码，所述操作系统包括Limix、 Solaris 、 Unix禾口 Windows 。9. 如权利要求6所述的基于硬件的消息传递设备，其中，每条逻辑配 置路径是多条路径之一，其中第一路径是通过串行接口或者网络连接经由 命令行接口 (CLI)建立的，并且第二路径是利用通过所述发布/订购中间 件系统路由的管理消息建立的。10. 如权利要求9所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述逻辑 配置路径被用于配置信息，并且其中所述管理消息包含这种配置信息，ifr 述配置信息包括以下一种或多种Syslog配置参数、网络时间协议(NTP)配置参数、域名服务器(DNS)信息、远程访问策略、认证方 法、发布/订购授权和消息路由选择信息。11. 如权利要求10所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息 路由选择功能是基于邻居的，并且所述消息路由选择信息指示到每个邻近 消息传递设备或者应用编程接口的连通性。12. 如权利要求10所述的基于硬件的消息传递设备，还包括存储器， 如果所述配置信息是持久的，则所述配置信息被存储在所述存储器中，用 于以后在重引导期间取回。13. 如权利要求12所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所存^l的 配置信息具有与其相关联的配置标识，所述配置标识用于确定所述配置信 息是否是当前的或者是否需要被更新的配置信息所替换。14. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息 传递设备管理功能还包括健康监控功能和状态改变事件监控功能，在启动 或者重引导正在进行或者完成后，这两种功能变为活动的。15. 如权利要求14所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述状态 改变事件监控功能检测包括API (应用编程接口)注册、消息传递设备注 册、以及订购和退订事件在内的事件。16. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息 传递设备管理功能还包括将固件图像上传到所述硬件模块的功能。17. 如权利要求16所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述上传 固件图像的功能包括核实所述固件图像。18. 如权利要求9所述的基于硬件的消息传递设备，还包括物理接 口，所述物理接口中的一个或多个专用于处理与所述消息传递设备管理功 能相关联的管理消息流量，并且其余物理接口可用于数据消息流量，从而 使得管理消息流量不与数据消息流量混合，并且不会使得用于数据消息流量的物理接口过载。19. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，还包括消息传输 信道，其中所述消息传递设备管理功能还包括对与所述消息传输信道相关 联的订购表和统计数据进行监控的功能。20. 如权利要求19所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述统计数据被监控以确定是否从一条信道切换到另一条信道，在发现较慢的客户 的情形中，确定是否将所述较慢的客户移动到针对客户优化的信道。21. 如权利要求1所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述数据 平面模块组包括一个或多个物理接口卡(PIC)和用于控制所述PIC的消 息处理单元(MPU)。22. 如权利要求21所述的基于硬件的消息传递设备，还包括提供对所 述管理模块的访问以允许命令行接口 (CLI)的串行端口。23. 如权利要求21所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述PIC 处理具有一个或多个消息的帧。24. 如权利要求21所述的基于硬件的消息传递设备，还包括全局路由 选择表，所述全局路由选择表的一部分或者全部的拷贝被发送到与每个 PIC相关联的转发存储器。25. 如权利要求24所述的基于硬件的消息传递设备，其中，所述消息路由选择功能涉及所述转发存储器中的基于话题的路由选择表查找。26. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴利J汤普森，库辛格，皮埃尔费沃，
申请(专利权)人：特维拉有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]