專利名稱：用于在不同客戶端之間管理資源以用于專用的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共享資源在客戶端之間的分配，具體地，涉及計算機科學領(lǐng)域。更精確地，本發(fā)明涉及如下方法和系統(tǒng):其用于根據(jù)權(quán)利要求1和5在不同客戶端之間管理或共享資源以用于專用，并且具體地用于在客戶端-服務(wù)器通信網(wǎng)絡(luò)中在不同客戶端之間共享服務(wù)器資源。
背景技術(shù)：
隨著時間的推移，工業(yè)自動化在范圍和精細化方面已經(jīng)提高。通常，工業(yè)自動化聚焦于包括多個相互作用的機器的連續(xù)處理。這具體涵蓋西門子公司以其SIMATIC 產(chǎn)品族提供的制造執(zhí)行系統(tǒng)的廣泛范圍。在這樣的環(huán)境下，數(shù)據(jù)處理中的公共設(shè)置存在于分布式客戶端工作機、以下為客戶端中，其中客戶端程序/應用通常從客戶端-服務(wù)器系統(tǒng)、以下為服務(wù)器請求服務(wù)。因此，與技術(shù)和/或邏輯處理關(guān)系密切的至少一個客戶端通過通信網(wǎng)絡(luò)連接到至少一個服務(wù)器。在客戶端之間共享服務(wù)器的有限數(shù)量的資源以用于專用。用來實現(xiàn)一組共享資源的典型設(shè)計模式是對象池模式:初始化的服務(wù)器資源是“池”中準備用于使用的對象并且被分配給請求客戶端。換言之，池的客戶端可從池中請求對象(或資源)，并且對所返回的對象(或資源)執(zhí)行操作。當 前分配給客戶端的資源被標記為“使用中”并且不能分配給其它客戶端。當使用資源的客戶端不再需要它時，客戶端將資源釋放到池中并且資源被標記為“可用”。如果客戶端在所有資源都在使用中時進行請求，則客戶端通常等待，直到資源可用或到達超時為止。例如對于特定應用確定池中資源的正確的總量(已知為“池尺寸”)經(jīng)常是關(guān)鍵選擇:小的池尺寸將導致在高峰期期間更長的等待(和頻繁的超時)，而大的池尺寸可能超出系統(tǒng)能力。池的初始尺寸具體取決于客戶端的數(shù)量和請求分布?？梢酝ㄟ^使用例如經(jīng)驗“猜測和檢驗”迭代序列來根據(jù)經(jīng)驗地確定池的初始尺寸。因此，隨時間推移池的資源的管理取決于所使用的技術(shù)和方法。例如，Oracle數(shù)據(jù)庫資源管理器能夠在不考慮系統(tǒng)的負載和客戶端的數(shù)量的情況下為一些客戶端預分配最小量的資源，并且以例如一些任務(wù)優(yōu)先于其它任務(wù)的方式分配可用資源。在對于資源的請求數(shù)量增加的情況下，其可以創(chuàng)建上至用于應對需求的最大值的新共享資源，并且然后，如果在預定時間段內(nèi)不再使用所創(chuàng)建的新共享資源，則其以時間為基礎(chǔ)釋放它們。由于在高資源需求期間，服務(wù)器例如使用其最大能力，因此在高峰期間資源的高效管理特別重要。因此，管理資源的方式將確定隨時間推移服務(wù)器可能執(zhí)行的請求數(shù)量，并且因此降低客戶端請求的接收和其執(zhí)行之間的平均等待時間。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于隨時間推移在不同客戶端之間高效地管理資源的方法和系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容
通過用于在不同客戶端之間共享服務(wù)器的資源的方法、根據(jù)關(guān)于該方法的本發(fā)明來實現(xiàn)該目的，其中，服務(wù)器包括最大數(shù)量m個資源，在該資源中，預定數(shù)量w個所述資源被初始化，并準備用于所述客戶端使用，并且包括在池中，其中，如果資源被分別分配給客戶端或?qū)τ诳蛻舳丝捎?，則池的每個資源由兩個狀態(tài)“使用中”或“可用”表征，該方法包括向客戶端分配資源以及在時刻T4釋放服務(wù)器資源，向客戶端分配資源具體可包括以下步驟:a.服務(wù)器接收對于使用一個服務(wù)器資源的所述請求，其中，所述請求由所述客戶端之一例如經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)生成和發(fā)送；b.如果在所述池中至少一個服務(wù)器資源可用，則向所述客戶端分配所述一個資源，并且將所分配的資源的狀態(tài)從“可用”改變?yōu)椤笆褂弥小?，否則，如果所述池的每個資源均是“使用中”，則確定是否使用所述最大數(shù)量m個資源，并且bl.如果沒有使用服務(wù)器的最大數(shù)量m個資源，則初始化新資源，并且將所述新資源添加到所述池；b2.如果使用服務(wù)器的最大數(shù)量m個資源并且如果沒有到達超時，則返回到步驟b ；b3.如果使用服務(wù)器的最大數(shù)量m個資源并且如果到達所述超時，則向所述客戶端返回錯誤，以及在時刻T4釋放服務(wù)器資源包括將所釋放的資源的狀態(tài)從“使用中”改變?yōu)椤翱捎谩?，并且其特征在?c.如果所述 池在時刻T4包括P個資源，其中m ^ p>w，則在且僅在所述時刻T4處“使用中”資源的數(shù)量P_U低于預定數(shù)量W即p_u〈w時，終止所述池的可用資源中的P-W個資源，其中，終止資源指的是服務(wù)器去初始化(de-1nitialize)所述資源；d.否則，獨立于時間地保持所述池的資源初始化。還通過用于在不同客戶端之間共享服務(wù)器的資源的系統(tǒng)、根據(jù)關(guān)于該系統(tǒng)的本發(fā)明來實現(xiàn)該目的，其中，所述系統(tǒng)包括:-服務(wù)器，包括最大數(shù)量m個資源，在該資源中，預定數(shù)量w個所述資源能夠被初始化，以準備用于所述客戶端使用，并且從而構(gòu)成池，其中，如果資源被分別分配給客戶端或?qū)τ诳蛻舳丝捎?，則所述池的每個資源由兩個狀態(tài)“使用中”或“可用”表征；-通信系統(tǒng)，用于與所述客戶端通信；-管理裝置，用于管理所述資源，其中，所述管理裝置至少包括處理器和存儲器，所述管理裝置能夠 根據(jù)對客戶端的資源的分配或資源的釋放即資源返回到池來改變池中的資源的狀態(tài)， 將新資源添加到池，.終止池的資源、即去初始化資源從而從池中移除該資源；其特征在于-存儲器包括如下指令:〇用于確定在時刻T4處池中包括的資源的數(shù)量P并且用于確定所述P個資源中在時刻T4處為“使用中”的資源的數(shù)量p_u的指令；〇用于在且僅在所述時刻T4處m > p>w且p_u〈w時終止所述池的p_p_u個可用資源中的P-w個資源的指令；〇用于在所述時刻T4處P彡w或p_u>w的情況下獨立于時間地保持池的資源初始化的指令。所提出的發(fā)明可以應用于其中必須在不同客戶端之間共享有限數(shù)量的資源以用于專用的任何情況，并且因此不僅限于服務(wù)器和通信網(wǎng)絡(luò)，而是可以被應用于各種領(lǐng)域。因此，術(shù)語客戶端可不僅指的是客戶端工作機、而指的是任何資源用戶，而術(shù)語服務(wù)器可指的是任何資源提供者。在資源初始化和去初始化(deinitialization)時間相關(guān)的情況、即當如所需一樣長地保持分配給請求客戶端的一組初始化資源是有利的時，本發(fā)明特別有用。根據(jù)本發(fā)明的池是準備用于客戶端使用的所述一組初始化資源。


將通過以下附圖更好地理解本發(fā)明:圖1是本發(fā)明的第一功能的示意性表示。圖2是本發(fā)明的第二功能的示意性表示。圖3是根據(jù)傳統(tǒng)PUOracle P2、以及本發(fā)明的P3池的、總執(zhí)行時間相對于客戶端的數(shù)量的曲線圖。圖4是根據(jù)傳統(tǒng)PUOracle P2、以及本發(fā)明的P3池的、平均等待時間相對于客戶端的數(shù)量的曲線圖。
具體實施例方式圖1和圖2示意性地表示基本池接口反映的兩個功能，分別是“獲得”功能(圖1)和“釋放”功能(圖2)， 其中，“獲得”功能涉及根據(jù)傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)(圖1A)和根據(jù)本發(fā)明(圖1B)向客戶端請求分配資源，而“釋放”功能涉及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(圖2A)和根據(jù)本發(fā)明(圖2B)釋放所分配的資源。獲得和釋放功能涉及池客戶端之間的池資源的共享。在圖1A中示出的傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)中，資源提供者或服務(wù)器通常包括最大數(shù)量m個資源，在該資源中，預定數(shù)量w個所述資源保持初始化以便準備用于所述客戶端或資源用戶使用。初始化的資源包括在服務(wù)器的池中，并且用于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來向客戶端分配池資源的步驟如下:a.服務(wù)器接收對于資源的客戶端請求11，所述請求11請求向所述客戶端分配服務(wù)器資源；b.服務(wù)器確定12所述池中的可用資源的數(shù)量，并且bl.如果對于所述客戶端至少一個資源可用，則向客戶端分配13所述服務(wù)器資源；否則b2.如果所述池的每個資源均在使用中，則確定是否到達超時，其中，超時是可以作為參數(shù)記錄在服務(wù)器中的預定時限，并且此后被稱為超時確定14的、確定是否到達超時的步驟包括:確定請求的接收和超時確定14間隔的時間段是否大于或等于所述預定時限，并且b21.如果沒有到達超時、即如果請求的接收和超時確定間隔的時間段不大于所述預定時限，則返回到步驟b，否則
b22.如果到達超時，則向客戶端返回錯誤15。根據(jù)本發(fā)明，向現(xiàn)有技術(shù)添加新步驟以用于提高獲得功能的效率。實際上，用于向客戶端分配服務(wù)器資源的步驟如圖1B所示并且如下:a.例如在時刻Tl處，服務(wù)器接收對于資源的客戶端請求11，其中，具體地，服務(wù)器可以對所述請求加時間戳以用于向請求11分配時刻Tl，所述請求11請求向所述客戶端分配服務(wù)器資源，所述請求具體地由客戶端生成和發(fā)送并由服務(wù)器的通信裝置接收，其中，月艮務(wù)器和客戶端可例如借助于通信網(wǎng)絡(luò)連接，該通信網(wǎng)絡(luò)被配置用于將每個客戶端連接至服務(wù)器；b.服務(wù)器確定12所述池中對于客戶端的可用資源數(shù)，所述確定12例如在時刻Τ2ΧΓ1處執(zhí)行，并且bl.如果對于所述客戶端池的至少一個資源可用，則向客戶端分配13所述一個資源，具體地，所分配的資源的狀態(tài)由服務(wù)器從“可用”改變?yōu)椤笆褂弥小?，否則，b2.如果所述池的每個資源均是“使用中”、即如果所述池中沒有資源可用，則確定121是否使用了最大數(shù)量m個資源，并且b21.如果沒有使用服務(wù)器的最大數(shù)量m個資源，則初始化122新資源，并且將所述新資源添加到池，其中，所述新資源具體地被分配給發(fā)起請求11的客戶端；b22.如果使用服務(wù)器的最大數(shù)量m個資源，則如先前針對圖1A所述執(zhí)行超時確定14，所述超時確定例如在時刻T3處執(zhí)行并且被配置用于確定請求的接收和超時確定14間隔的時間段是否大于或等于預定時限TL、即是否T3 - Tl彡TL，并且b221.如果T3 - TKTL,則返回到步驟b ;否則

b222.如果T3-T1彡TL，則向客戶端返回錯誤15。優(yōu)選地，服務(wù)器能夠比各個其它請求或客戶端優(yōu)先化向某一請求或客戶端的資源的分配。為此，服務(wù)器可包括數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括根據(jù)優(yōu)先化方案對客戶端或請求排序的優(yōu)先化列表。有利地，根據(jù)本發(fā)明的方法具體包括根據(jù)所述客戶端或請求的排序的、對客戶端或請求的資源分配的優(yōu)先化。例如，如果服務(wù)器在相同時刻Tl處接收到兩個請求，則較高排序的請求或較高排序的客戶端的請求將比其它請求具有優(yōu)先權(quán)，即，可用資源將優(yōu)選地分配給較高排序的請求或較高排序的客戶端的請求。通過相同方式,如果服務(wù)器接收到若干請求、而由于所有服務(wù)器資源在使用中的事實沒有進行服務(wù)器資源的分配，并且如果尚未到達每個請求的超時，則根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具體地能夠向在時間上第一接收的、較高排序的請求或較高排序的客戶端的請求分配第一可用資源。當資源返回到客戶端時，所述客戶端然后可使用所述資源以用于執(zhí)行一些操作。優(yōu)選地，至少一個分配條件可與對客戶的每個資源分配13相關(guān)聯(lián)。然后，在向客戶端分配資源的時間段期間控制每個分配條件，以確定是否遵守所述條件。分配條件的示例是將資源的分配時間限制于預定時間段。例如，如果客戶端在大于所述預定時間段的時間段期間使用所述資源，則服務(wù)器自動釋放資源。在所述客戶端使用資源的時間段期間，所述資源對于其他請求、即對于其他客戶端不可用。在對于資源的請求增加的情況下，傳統(tǒng)池中包括的資源數(shù)可能不再足以高效地處理每個新進入的請求。有利地，為了向進入的請求提供高效的響應，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠?qū)⑿沦Y源添加到池，從而將新資源初始化為上至最大可用服務(wù)器資源。將新資源添加到池使得能夠增加單位時間處理的請求數(shù)。但是為了高峰期高效地處理請求，資源的釋放也應是高效的。圖2A示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的釋放功能。一旦客戶端用完所述資源，則將資源返回到池。還具體地，一旦不遵守分配條件，則服務(wù)器釋放資源并將資源返回到池。資源的標準釋放包括兩個主要步驟:釋放21被返回到池的資源；并且然后將所釋放的資源的狀態(tài)從“使用中”改變22為可用。圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的用于釋放資源的新方法。在時刻T4處釋放21所分配的資源的情況下，資源返回到池并且方法還包括資源的狀態(tài)從“使用中”改變22為“可用”，所述改變22由服務(wù)器執(zhí)行，并且c.池尺寸確定23用于確定在時刻T4處池的尺寸、即在時刻T4處所述池中包括的資源數(shù)，并且cl.如果在時刻T4處池包括P個資源，其中m ^ p>w，則該方法包括:在且僅在所述時刻T4處“使用中”資源的數(shù)量p_u低于預定數(shù)量w (S卩，如果p_u〈w)時，終止24所述池的可用資源中的P-w個資源；c2.否則，該方法包括獨立于時間地保持25所述池的資源初始化。在圖3和4中強調(diào)了本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點。這些圖呈現(xiàn)了傳統(tǒng)池管理P1、類Oracle池管理P2、以及根據(jù)本發(fā)明的池管理P3之間的比較。圖3示出了以客戶端的數(shù)量為函數(shù)的總執(zhí)行時間，而圖4示出了以客戶端的數(shù)量為函數(shù)的平均等待時間。傳統(tǒng)池包括五個資源，即，服務(wù)器的資源的最大數(shù)量m_Pl為5并且對應于初始化的資源的數(shù)量w_Pl。類Oracle池包括5個預分配的資源，即w_P2=5，其中服務(wù)器資源的最大數(shù)量m_P2等于10:m_P2=10。根據(jù)本發(fā)明的池包括數(shù)量為5的初始化資源，即，w_P3=5，其中服務(wù)器資源的最大數(shù)量m_P3等于十10:m_P3=10。用于比較根據(jù)傳統(tǒng)的、類Oracle的、以及本發(fā)明技術(shù)的池的管理，客戶端根據(jù)以下統(tǒng)計數(shù)據(jù)向池請求資源:6個客戶端持續(xù)請求資源并且長時間段使用資源以便總是使至少5個資源在使用中，并且所有剩下的客戶端以“突發(fā)模式”請求資源、即短時間段使用資源，其中，在兩個連續(xù)突發(fā)之間存在大的間隙，并且類Oracle技術(shù)的超時略微短于兩個連續(xù)突發(fā)之間的平`均間隙。根據(jù)這種分布，圖3和4中呈現(xiàn)的曲線圖清楚地示出:主要歸因于根據(jù)本發(fā)明資源的釋放獨立于時間的事實，對于相同數(shù)量的客戶端，本發(fā)明允許較短的請求執(zhí)行時間、以及在所請求的資源可用之前客戶端經(jīng)歷的較短的平均等待時間。
權(quán)利要求
1.一種用于在不同客戶端之間共享服務(wù)器的資源的方法，其中，所述服務(wù)器包括最大數(shù)量m個資源，在所述資源中，預定數(shù)量W個所述資源被初始化，并準備用于所述客戶端使用，并且包括在池中，所述方法包括在時刻T4釋放(21)服務(wù)器資源，包括將所釋放的資源的狀態(tài)從“使用中”改變(22)為“可用”，所述方法特征在于: c.所述方法包括用于確定在所述時刻T4處所述池的尺寸的池尺寸確定(23);并且cl.如果在所述時刻T4處所述池包括P個資源,其中m ^ p>w,則在且僅在所述時刻T4處“使用中”資源的數(shù)量P_u低于所述預定數(shù)量w時，終止(24)所述池的可用資源中的p-w個資源； c2.否則，獨立于時間地保持(25)所述池的資源初始化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括向客戶端分配(13)資源，并且其中所述分配(13)包括: a.所述服務(wù)器接收對于使用一個服務(wù)器資源的請求(11)； b.確定(12)所述池中對 于所述客戶端的可用資源數(shù)，并且 bl.如果在所述池中至少一個服務(wù)器資源可用，則向所述客戶端分配(13)所述一個資源，并且將所分配的資源的狀態(tài)從“可用”改變?yōu)椤笆褂弥小?，否則， b2.如果所述池的每個資源均是“使用中”，則確定(121)是否使用了所述最大數(shù)量m個資源，并且 b21.如果沒有使用所述服務(wù)器的所述最大數(shù)量m個資源，則初始化(122)新資源，并且將所述新資源添加到所述池； b22.如果使用了所述服務(wù)器的所述最大數(shù)量m個資源并且如果沒有到達超時(14)，則返回到步驟b; b23.如果使用了所述服務(wù)器的所述最大數(shù)量m個資源并且如果到達所述超時，則向客戶端請求返回錯誤(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一所述的方法，包括根據(jù)所述客戶端或請求的排序來優(yōu)先化對所述客戶端或請求的資源的分配(13 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，包括對客戶端的資源分配的至少一個條件。
5.一種用于在不同客戶端之間共享服務(wù)器的資源的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括: -服務(wù)器，包括最大數(shù)量m個資源，在所述資源中，預定數(shù)量w個所述資源能夠被初始化，以在池中準備用于所述客戶端使用； -通信系統(tǒng)，用于與所述客戶端通信； -管理裝置，用于管理所述資源，其中，所述管理裝置至少包括處理器和存儲器，所述管理裝置能夠 根據(jù)時刻T4處對所述客戶端的資源的分配或資源的釋放來改變所述池中的所述資源的狀態(tài)， 將新資源添加到所述池， 終止所述池的資源； 其特征在于 -所述存儲器包括如下指令: 用于確定所述時刻T4處所述池中包括的資源的數(shù)量P，并且用于確定所述P個資源中、在所述時刻T4處為“使用中”的資源的數(shù)量p_u的指令； 用于在且僅在所述時刻T4處m > p>w且p_u〈w時終止所述池的p_p_u個可用資源中的p-w個資源的指令； 用于在所述時刻T4處P < w或p_u>w的情況下獨立于時間地保持所述池的資源初始化的指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包括客戶端和/或請求的優(yōu)先化列表。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，`其中，所述服務(wù)器能夠?qū)φ埱蟮慕邮占訒r間戳。
全文摘要
本申請公開了用于在不同客戶端之間管理資源以用于專用的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括服務(wù)器，包括最大數(shù)量m個資源，其中，預定數(shù)量w個資源能夠被初始化以準備用于客戶端使用并且構(gòu)成池；通信系統(tǒng)，用于與客戶端通信；管理裝置，用于管理資源且至少包括處理器和存儲器，能夠改變池的資源的狀態(tài)、將新資源添加到池、終止池的資源，其特征在于，存儲器包括如下指令用于確定時刻T4處池中包括的資源的數(shù)量p，并且用于確定p個資源中在時刻T4處為“使用中”的資源的數(shù)量p_u；用于在且僅在時刻T4處m≥p>w且p_u<w時，終止池的p-p_u個可用資源中的p-w個資源；用于在時刻T4處p≤w或p_u>w的情況下，獨立于時間地保持池的資源初始化。
文檔編號H04L29/08GK103227809SQ201210551788
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者安德烈亞·博埃羅, 達維德·科爾索 申請人:西門子公司