[发明专利]一种基于全分布式模型的TCP连接管理方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信传输技术,特别是一种基于全分布式模型的TCP连接管理方法和设备。

背景技术

网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的拓扑模型主要有总线结构、星形结构、环形结构、树形结构、分布式结构、网状结构、蜂窝状结构等。

各个网络设备可以抽象为节点，以某种拓扑结构存在的网络系统中，各个节点可能存在加入或退出的情况，节点退出时需要拆除和其他节点的TCP连接。对于传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）连接拆除，主要分以下两种情况：

在可控的情况下，节点在退出时可主动通知其他节点，对应的TCP连接可以正常发起close操作。即四次挥手（four-way handshake）；

在不可控的情况下，节点掉电、崩溃或死机导致异常退出，TCP无法正常被关闭，对于节点异常离开，TCP层面可以通过两个方式感知，分别是保活定时器和重传定时器，这种机制延迟性较高。

保活定时器主要针对成员离开后当前的连接无任何数据交换，TCP允许存在没有任何数据流通的一个空闲连接，也就是连接的双方在都没有向对方发送数据的情况下，两个TCP模块不需要交换任何信息。

如果给定的连接在两个小时内没有任何动作，服务端向客户端发送一个检查报文段（当然也允许客户端向服务端发起），此时客户端必须处于以下的三个状态之一：

1）客户主机正常运行，并从服务器可达，TCP响应正常，连接正常。

2）客户主机已经离开（已经崩溃或关闭或正在重启等）、或客户主机正常但链路不可到达，在任何一种情况下，服务端将不能收到探查的响应，并在75秒后超时。期间服务器总共发送10个这样的探查报文段，每个间隔75秒。如果服务端没有收到一个响应，它就认为客户主机已经关闭并终止该连接。

3）客户主机已经重新启动，服务端将收到一个对其保活探查的响应，但是这个响应是一个复位，使得服务端终止这个连接。

超时重传是TCP协议保证数据可靠性的另一个重要机制，其原理是发送某一个数据以后就开启一个定时器，在一定时间内如果没有得到发送的数据报的确认字符（ACK，Acknowledgement）报文，那么就重新发送数据，如果在设定的时间内全部失败，则终止连接。

现在的实现中，超时机制采用指数退避的方式，按照1、2、4…的方式，一直增加到64秒为止。在这个规定的时间内如果数据仍然不能到达，TCP认为连接的对端已经离开，终止与其的TCP连接。

对于上述的两种方案，默认情况下感知成员离开分别需要2小时+10×75秒和1+2+4+…+64=127秒。而全分布式系统对延迟敏感度高，这种延迟显然是不能被接收的，效率过于低下。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于全分布式模型的TCP连接管理方法及设备，在成员节点异常离开时，管理中心节点能够快速感知和拆除异常TCP连接，进而快速回收系统资源。

为了达到上述第一个发明目的：一种基于全分布式模型的TCP连接管理方法，本发明提出的技术方案为：

一种基于全分布式模型的TCP连接管理方法，该方法应用于一种全连接域，所述全连接域包括一个管理中心节点和多个成员节点，所述管理中心节点与各个成员节点直接连接，所述直接连接为物理连接，该方法包括以下步骤：

管理中心节点通过物理端口之间的侦测技术感知到成员节点异常离开；

管理中心节点向其所在全连接域内所有成员节点广播该成员节点异常离开消息，使成员节点收到所述广播消息后关闭与异常离开成员节点之间的TCP连接；

管理中心节点从其所在全连接域中删除该异常离开成员节点。

上述方案中，全连接域中的成员节点正常离开时，该方法进一步包括：

管理中心节点收到待离开成员节点关闭其与全连接域内其它成员节点之间的TCP连接后发送的离开通知报文，将该待离开成员节点从全连接域中删除。

上述方案中，所述全连接域有新成员节点加入时，该方法进一步包括：

管理中心节点收到待加入成员节点向其发送的申请加入报文，管理中心节点建立与该待加入成员节点之间的直接连接，并将其添加入管理中心节点所在的全连接域。

上述方案中，所述成员节点中包括一个以上的普通中心节点，所述普通中心节点与全连接域内其他所有节点均存在直接连接，该方法进一步包括：