[发明专利]一种可伸缩和高效的地址空间转换算法

说明书

本发明属于实时协同编辑技术领域，具体为一种可伸缩和高效的地址空间转换算法。本发明方法基于客户端/服务器架构，每个用户在本地保存一份共享文档的副本，本地产生的操作直接在本地执行，并将该操作广播给其他所有用户；接收到远程操作的用户调用相应的算法，通过找到操作在副本中的实际执行位置后再执行操作，确保共享文档结果的最终一致性。该方法采用基于标识符来查找操作目标的方式，避免了多余的回溯过程；采用基于标量时间戳的同步协议，能够有效的隐藏网络延迟和参与用户人数变化所带来的影响，大大提高了算法性能。

技术领域

本发明属于实时协同编辑技术领域，具体涉及一种可伸缩和高效的地址空间转换算法。

背景技术

为了隐藏网络延迟带来的影响，提高用户访问和操作数据的效率，一般在用户的本地站点会保留一份数据的副本，作为多个用户之间的共享资源。当多个用户试图并发访问和编辑被共享资源时，如果不通过相应的算法对冲突操作进行检测和消除，最终会造成共享资源的数据不一致。为了解决这一问题相关研究者提出了地址空间转换算法，该算法需要依赖状态向量从而对操作的地址空间进行回溯转换，然后操作才能够通过全序关系正确的执行。然而状态向量对于人数动态变化的web2.0应用显然是不友好的，而随着文档的规模越来越大，回溯转换的时间复杂度将会随着上升。这些都制约了传统地址空间转换算法的发展和应用。

针对上述情况，本发明引入其他一致性维护技术的方法，比如采用标量时间戳来减少对于用户数目动态变化的影响从而增强伸缩性。以及对数据模型采用基于标识符的组织方式，来降低回溯的性能开销。标量时间戳的数据长度是一个定值，存储容量不随用户数目的变化而变化，已经有不少一致性维护技术采用了类似的时间戳机制。而基于标识符的数据组织形式也被应用于一致性维护技术当中并取得了相应的成功。

发明内容

为了解决传统的地址空间转换算法在伸缩性和效率上存在的问题，本发明通过改进现有的一致性维护技术，提出一种可伸缩和高效的地址空间转换算法。

本发明提出的地址空间转换算法，是一种融合标识符和向量时间戳的地址空间转换方法。该方法通过基于标识符对地址空间进行重新组织，地址空间中的操作单位不再通过绝对偏移量来寻找，而是通过唯一标识符来寻找，避免了不必要的回溯过程。此外通信协议基于客户端/服务器架构，采用精心设计的标量时间戳，通信机制使得计时时间戳中的内容存在确认也能进行操作关系的判断，从而支持同步和异步两种工作模式。

具体来说，本发明提出的地址空间转换算法，所有客户端保存一份工作副本，服务器负责处理用户发过来的操作并且转发给其他用户，客户端接收到这些操作并且在本地副本执行，重复这个过程直到工作完成，通过改进的地址空间转换算法来保持副本的一致性；采用客户端/服务器结构，操作的产生和执行都在客户端完成，服务器只负责分发和处理，降低服务器负担，通信协议基于标量时间戳，性能不受用户人数的影响，伸缩性更强。

服务器中的操作按照接收顺序依次分配递增序号并且存储在历史缓存队列当中，操作可以根据工作方式的不同(同步异步)，被服务器主动推送给参与的用户，也可以等待用户根据时间戳主动获取。

数据模型中有一个起始节点和终止节点；除了终止节点外，其他的所有节点包含一个下一个节点信息，从而形成一个线性链表。由于每个节点包含唯一标识符信息，改进的地址空间转换算法可以通过标识符和时间戳来确认目标位置，避免回溯的过程，算法更加高效。

本发明提出的地址空间转换算法的具体步骤为：

(1)重新构建地址空间

首先，对于地址空间进行全新的组织构建，使地址空间的每一个单元都可以通过唯一标识信息进行访问，在本发明系统中被称为标识符(identifier)。每个节点定义如下：

nodeidentifier,data,nextId,TS_ins,TS_del,TS_upd