Sistema de transferencia de datos sincronizado (100) que comprende:

una serie de nodos de procesador (103); un conmutador de núcleo de red (101) acoplado a dicha serie de nodos de procesador para posibilitar la comunicación entre dicha serie de nodos de procesador; una serie de dispositivos de almacenamiento (111) distribuidos sobre dicha serie de nodos de procesador y que almacenan una serie de título, estando dividido cada título en una serie de subfragmentos (113) que están distribuidos sobre dicha serie de dispositivos de almacenamiento; una serie de procesos de transferencia (215), ejecutado cada uno de ellos en un nodo de procesador correspondiente de una serie de nodos de procesador y siendo operativo para enviar un mensaje (MSG) a un proceso de gestión de conmutador síncrono (219) para cada subfragmento que se tiene que transmitir desde un dispositivo de almacenamiento local de un nodo procesador fuente (203) a un nodo procesador de destino, incluyendo cada mensaje un identificador nodo fuente (SRC) que identifica uno de una serie de nodos de procesador como dicho nodo de procesador fuente y un identificador de nodo de destino (DST) que identifica uno de dicha serie de nodos de procesador como dicho nodo procesador de destino; y dicho proceso de gestión de conmutación síncrono, ejecutado por lo menos en uno de dicha serie de nodos de procesador (205), que envía periódicamente una orden de transmisión (TX CMD) a dicha serie de nodos de procesador para iniciar cada uno de los períodos de una serie de períodos de transmisión secuenciales que recibe una serie de mensajes (MSG), y antes de cada período de transmisión, que selecciona desde dicha serie de mensajes para asegurar que cada nodo de proceso envía hasta un subfragmento y recibe hasta un subfragmento durante un período siguiente, y que envía una serie de peticiones de transmisión (TXR) que corresponden a mensajes seleccionados; y en el que cada proceso de transferencia que ha enviado como mínimo un mensaje y que ha recibido una petición de transmisión (TXR) de dicho proceso gestionador de conmutación síncrono, identificando un subfragmento correspondiente, envía dicho subfragmento correspondiente (SC) durante el siguiente período de transmisión iniciado por una orden de transmisión enviada

REFERENCIA A SOLICITUDES DE PATENTE RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional US nº60/526.437 presentada en 12/02/2003 y es una continuación en parte de la solicitud de patente US titulada “Interactive 5 Broadband Server System” (“Sistema Servidor de Banda Ancha Interactivo”) nº de serie 10/304.378 presentada en 11/26/2002, pendiente de tramitación, que por su parte reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional US nº60/333.856 presentada en 11/28/2001, todas las cuales tienen un inventor común con un mismo titular por asignación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 10

SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a sistemas servidores de banda ancha interactivos y, más particularmente, a un dispositivo con contenido interactivo que utiliza un sistema de transferencia de datos sincronizado, para facilitar el suministro simultaneo de múltiples flujos de datos isócronos a alta velocidad.

DESCRIPCIÓN DE LAS TÉCNICAS RELACIONADAS 15

Es deseable proporcionar una solución al almacenamiento y suministro del contenido del flujo de medios. Un objetivo inicial para la escalabilidad es de 100 a 1.000.000 de flujos simultáneos individuales con contenido isócrono a 4 megabits por segundo (Mbps) por flujo, si bien se prevén diferentes velocidades de datos. La anchura de banda total disponible está limitada por la mayor conmutación disponible de la placa (“backplane”) disponible. Las mayores conmutaciones en la actualidad se encuentran en el rango de 20 terabits por segundo, es decir, aproximadamente 200.000 flujos de salida simultáneos. El número de flujos de salida es en general inversamente proporcional a la velocidad de bits por flujo.

El modelo más simple de almacenamiento de contenido es un disco único conectado a un único procesador que tiene un solo conector de red. Los datos son leídos del disco, puestos en memoria y distribuidos en paquetes con intermedio de una red hacia cada usuario. Los datos tradicionales, tales como 25 páginas Web o similares, pueden ser facilitados de forma asíncrona. En otros términos, hay cantidades al azar de datos con retrasos de tiempo al azar. Se puede suministrar desde un servidor de Web un vídeo de bajo volumen y baja resolución. Un contenido de medios en tiempo real, tal como video y audio, requiere una transmisión isócrona o transmisión con tiempos de suministro garantizados. En esta situación, existe limitación de anchura de banda en la unidad de disco. El disco tiene movimiento de brazo y latencia 30 rotacional con los que se tiene que contar. Si el sistema puede soportar solamente 6 flujos simultáneos de contenido continuo desde el disco al procesador en cualquier momento, entonces la 7ª petición de un usuario debe esperar a que uno de los otros 6 usuarios anteriores ceda un flujo de contenido. La ventaja de este diseño es su simplicidad. La desventaja es el disco que, como único dispositivo mecánico del diseño, solo puede tener acceso y transferir datos con esta rapidez. 35

Una mejora se puede conseguir añadiendo otra unidad de disco o de discos, e intercalando los accesos de disco. Asimismo, el contenido duplicado puede ser almacenado en cada disco ganando redundancia y rendimiento. Esta es mejor solución, pero existen todavía varios problemas. Solamente un determinado contenido puede ser colocado en el disco o discos locales. Las unidades de disco, CPU y memoria son, cada uno de ellos, puntos individuales de fallo que pueden ser catastróficos. El sistema 40 puede ser solamente escalado al número de unidades que puede manipular el controlador del disco. Incluso con muchas unidades existe el problema de la distribución de títulos. En la situación real todo el mundo desea ver las últimas películas. Como norma habitual, el 80% de peticiones de contenido se destinan a únicamente el 20% de los títulos. Toda la anchura de banda de un equipo no puede ser consumido por un título, puesto que bloquearía el acceso a títulos menos populares almacenados 45 solamente en este equipo. Como resultado, los títulos de “alta demanda” tendrían que ser cargados en la mayor parte de los equipos. En pocas palabras, si un usuario deseara ver una película antigua, éste usuario podría tener dificultades, aunque la película estuviera cargada en el sistema. Con una biblioteca grande, la proporción puede ser mucho mayor que la norma de 80/20 utilizada en este ejemplo.

Si el sistema se basara en la Red de Área Local estándar (LAN) utilizada en el proceso de datos, 50 se presentarían otras ineficiencias. Los sistemas TCP/IP basados en módem Ethernet son una maravilla de suministro garantizado, pero incluyen una penalización de tiempo provocada por colisiones de paquetes y retransmisiones de paquetes parcialmente perdidos y la gestión necesaria para hacer que funcione. No hay garantía de que un conjunto de flujos de contenido se encuentre a disposición en el momento oportuno. Asimismo, cada usuario consume un puerto de conmutación y cada servidor de contenido consume un 55 puerto de conmutación. Por lo tanto, el número de puertos de conmutación tiene que ser el doble del número de servidor, limitando el ancho de banda total en línea.

La arquitectura básica mostrada y descrita en el documento US 6.134.596 tiene dos características limitadoras.

En primer lugar, el conmutador de red es el punto principal para la reconstrucción de segmentos de datos proporcionados por los servidores de datos acoplados al mismo. Esta configuración requiere una significativa capacidad adicional del procesador en el conmutador de red para reconstrucción y limita la 5 producción total. En segundo lugar, los puertos del conmutador de red deben ser compartidos entre los servidores de datos y los dispositivos acoplados al servidor de red para facilitar contenidos a los clientes.

El documento US 5.367.520 da a conocer un medio para la reducción de la complejidad interna de una Modalidad de Transferencia Asíncrona (ATM) aumentando su fiabilidad a través de la modularidad y rutas redundantes internas. Utiliza tanto tampones de entrada como se salida y trata con una red que ya funciona 10 de manera asíncrona. Este enfoque no es útil o relevante para un sistema, según la presente invención, particularmente para información isócrona. Un conmutador de entrada con tampón autónomo no puede ser utilizado de manera fiable para recombinar datos en orden correcto para una salida determinada cuando el flujo de datos aparece en secuencia en múltiples entradas. El contenido interno de conmutación en rutas individuales puede provocar que los datos de la entrada 1 aparezcan en la salida designada después de 15 que hayan empezado a aparecer los datos de la entrada 2. Para un vídeo isócrono, esto no es favorable ya que los paquetes deben ser enviados en el orden correcto para producir una imagen coherente.

El documento USA 6.415.328 describe un sistema para recuperar datos en un servidor de vídeo en el que el proceso está centralizado en un controlador y programador, y los datos son almacenados dentro de un medio de almacenamiento centralizado. Este sistema es específico para un sistema de vídeo en el que 20 cada flujo de datos tiene una velocidad de consumo de datos máxima idéntica (anchura de banda de flujo de datos).

Dado que el sistema conocido por el documento USA 6.415.328 requiere redundancia para equilibrado de la carga, hay situaciones probables en las que el fallo de un disco resultará en el fallo de entrega de un título a un usuario. Además, la magnitud de la redundancia requerida para un título depende de la 25 popularidad del título, adquiriendo una gestión extensa. El sistema conocido por el documento USA 6.415.328 no prevé el escalado del sistema más allá de la anchura de banda aceptada por el bus que conecta los dispositivos de almacenamiento o el bus que conecta los tampones de salida. La capacidad de flujo del sistema conocido está limitada por las capacidades máximas de bus y el sistema conocido consigue utilización máxima del bus almacenando copias redundantes del contenido. 30

La presente invención se ha definido en la reivindicación independiente de sistema 1 y la reivindicación independiente de método 12.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las ventajas, características y beneficios que aporta la presente invención se comprenderán mejor con respecto a la siguiente descripción y dibujos adjuntos, en los que: 35

La figura 1...

1. Sistema de transferencia de datos sincronizado (100) que comprende:

una serie de nodos de procesador (103);

un conmutador de núcleo de red (101) acoplado a dicha serie de nodos de procesador para posibilitar la comunicación entre dicha serie de nodos de procesador; 5

una serie de dispositivos de almacenamiento (111) distribuidos sobre dicha serie de nodos de procesador y que almacenan una serie de título, estando dividido cada título en una serie de subfragmentos (113) que están distribuidos sobre dicha serie de dispositivos de almacenamiento;

una serie de procesos de transferencia (215), ejecutado cada uno de ellos en un nodo de procesador correspondiente de una serie de nodos de procesador y siendo operativo para enviar 10 un mensaje (MSG) a un proceso de gestión de conmutador síncrono (219) para cada subfragmento que se tiene que transmitir desde un dispositivo de almacenamiento local de un nodo procesador fuente (203) a un nodo procesador de destino, incluyendo cada mensaje un identificador nodo fuente (SRC) que identifica uno de una serie de nodos de procesador como dicho nodo de procesador fuente y un identificador de nodo de destino (DST) que identifica uno de 15 dicha serie de nodos de procesador como dicho nodo procesador de destino; y

dicho proceso de gestión de conmutación síncrono, ejecutado por lo menos en uno de dicha serie de nodos de procesador (205), que envía periódicamente una orden de transmisión (TX CMD) a dicha serie de nodos de procesador para iniciar cada uno de los períodos de una serie de períodos de transmisión secuenciales que recibe una serie de mensajes (MSG), y antes 20 de cada período de transmisión, que selecciona desde dicha serie de mensajes para asegurar que cada nodo de proceso envía hasta un subfragmento y recibe hasta un subfragmento durante un período siguiente, y que envía una serie de peticiones de transmisión (TXR) que corresponden a mensajes seleccionados; y

en el que cada proceso de transferencia que ha enviado como mínimo un mensaje y que ha 25 recibido una petición de transmisión (TXR) de dicho proceso gestionador de conmutación síncrono, identificando un subfragmento correspondiente, envía dicho subfragmento correspondiente (SC) durante el siguiente período de transmisión iniciado por una orden de transmisión enviada.

2. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 1, en el que cada uno de una serie de mensajes comprende un sello de tiempo (TS) y en el que dicho proceso gestor de 30 conmutación síncrono prioriza dicha serie de mensajes basándose en el orden del sello de tiempo y envía dicha pluralidad de peticiones de transmisión en el orden del sello de tiempo.

3. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 2, que comprende además:

una serie de procesos de usuario (207), ejecutado cada uno de ellos en un nodo de una 35 serie de nodos de procesador y operativo para enviar una serie de peticiones de lectura con sello de tiempo (TSRR); y

en el que cada proceso de transferencia incorpora un sello de tiempo (TS) de una petición de lectura correspondiente con sello de tiempo en un mensaje correspondiente (MSGA).

4. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 3, en el que dicho 40 proceso gestor de conmutación síncrono organiza dicha serie de mensajes en una lista de mensajes preparados (223) en orden de sello de tiempo, escanea dicha lista de mensajes preparados en el orden del sello de tiempo justamente antes de cada uno de dicha serie de periodos de transmisión secuenciales y selecciona mensajes basados en la prioridad del sello de tiempo.

5. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 4, en el que dicho 45 proceso gestor de conmutación síncrona selecciona un mensaje si un nodo procesador fuente identificado no ha sido ya seleccionado para transmitir un subfragmento durante un período de transmisión siguiente y si un nodo procesador de destino identificado no ha sido ya seleccionado para recibir un subfragmento durante dicho período de transmisión siguiente.

6. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 1, que comprende 50 además:

cada uno de dicha serie de procesos de transferencia almacena peticiones de lectura de subfragmentos recibidas en una cola de peticiones de lectura (217), indicando cada petición de lectura de subfragmento un subfragmento almacenado localmente (SCA);

leyendo cada uno de dicha serie de dispositivos de almacenamiento subfragmentos identificados en una cola de petición de lectura local por orden físico;

cada uno de dicha serie de nodos de procesador efectúa una lista de subfragmentos leídos satisfactoriamente por un dispositivo de almacenamiento correspondiente en una cola de lectura satisfactoriamente (218); y 5

cada uno de dicha serie de procesos de transferencia envía un mensaje (MSG) para cada inscripción en una cola de lectura satisfactoria correspondiente (218) a dicho proceso gestor de conmutación síncrono.

7. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 6, en el que cada una de dichas peticiones de lectura de subfragmento comprende una petición de lectura con sello de tiempo 10 (TSRR), de manera que las inscripciones en cada una de dichas colas leídas satisfactoriamente son listadas en el orden del sello de tiempo, y en el que cada proceso de transferencia (215) envía un mensaje para cada inscripción en una cola correspondiente de lectura satisfactoria en el orden del sello de tiempo.

8. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 6, que comprende además: 15

cada uno de dicha serie de procesos de transferencia (215) elimina una inscripción de una cola de petición satisfactoria correspondiente en la que dicha inscripción está asociada con un subfragmento identificado por una petición de transmisión correspondiente; y

una serie de procesos de transferencia de red (221), ejecutado cada uno de ellos en un nodo correspondiente de una serie de nodos procesadores (103), y siendo operativo cada uno de 20 ellos para constituir paquetes de red utilizados para transferir un subfragmento identificado a un nodo procesador de destino como respuesta a una orden de transmisión.

9. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 1, en el que dicho conmutador de red (101) comprende un conmutador Gigabit Ethernet con una serie de puertos, y en el que cada uno de dichos nodos de procesador está acoplado a un cuerpo correspondiente de dicho conmutador 25 de red.

10. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 1, en el que dicha serie de nodos procesadores comprende un nodo de gestión ((205) que ejecuta dicho proceso gestor síncrono (219).

11. Sistema de transferencia de datos sincronizado, según la reivindicación 1, en el que dicha 30 serie de nodos procesadores comprende un primer nodo de gestión (205) que ejecuta dicho proceso gestor de conmutación síncrono y un segundo nodo de gestión que ejecuta un proceso de gestión de conmutación síncrono simétrico a espejo.

12. Procedimiento de transferencia síncrona de subfragmentos distribuidos de datos entre una serie de nodos de procesador (103) acoplados (105) a un conmutador de red (101), con una serie de 35 dispositivos de almacenamiento (111) distribuidos sobre dicha serie de nodos procesadores y almacenando una serie de títulos, estando dividido cada título en una serie de subfragmentos (113) que están distribuidos sobre dicha serie de dispositivos de almacenamiento, cuyo procedimiento comprende:

emitir periódicamente, por un proceso de gestión (219) ejecutado en como mínimo uno de los nodos procesadores, una orden de transmisión (TX CMD) a dicha serie de nodos de proceso 40 para iniciar cada uno de dicha serie de períodos de transmisión secuencial;

enviar al proceso de gestión, por cada nodo procesador (203) que tiene como mínimo un subfragmento (SC) para enviar, un mensaje (MSG) para cada subfragmento (SCA) a enviar, desde un nodo (203) del dispositivo de almacenamiento local a uno nodo de destino, identificando cada mensaje un nodo de la serie de nodos de proceso como nodo procesador fuente (SRC) y 45 uno de la serie de nodos procesadores como nodo procesador de destino (DST);

seleccionar, antes de cada período de transmisión, por el proceso de gestión, mensajes recibidos desde los nodos procesadores para asegurar que cada nodo procesador que ha sido identificado como nodo procesador fuente envía hasta un subfragmento durante un período de transmisión siguiente y que cada nodo procesador que ha sido identificado como nodo procesador 50 de destino recibe hasta un subfragmento durante el período de transmisión siguiente;

enviar, por el proceso de gestión, una serie de peticiones de transmisión (TXR), siendo enviada cada petición de transmisión a un nodo de proceso (203) que ha enviado un correspondiente mensaje que ha sido seleccionado; y

transmitir, por cada nodo procesador (203) que recibe una petición de transmisión (TXR), un subfragmento identificado (MSGID) por la petición de transmisión recibida a un nodo procesador de destino como respuesta a la siguiente orden de transmisión.

13. Procedimiento, según la reivindicación 12, que comprende además:

antes de dicho envío de un mensaje para cada subfragmento a enviar, el sellado de tiempo 5 (TS) de cada mensaje;

comprendiendo dicha selección la priorización basada en el orden del sellado de tiempo (223); y

comprendiendo dicho envío de una serie de peticiones de transmisión el envío de peticiones de transmisión en el orden de sellado de tiempo. 10

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, que comprende además:

el envío, como mínimo por un nodo procesador (201), de una serie de peticiones de lectura con sello de tiempo (TSRR); y

en el que dicho sellado de tiempo de cada mensaje comprende la incorporación de un sello de tiempo (TS) de una petición de lectura con sello de tiempo recibida (TSRR) en un mensaje correspondiente 15 (MSG1).

15. Procedimiento, según la reivindicación 14, que comprende además:

ordenación por el proceso de gestión (219) de los mensajes recibidos en una lista de mensajes preparados (223) en el orden de sello de tiempo; y

escanear por el proceso de gestión (219) la lista de mensajes preparados (223) en el orden 20 de sellado de tiempo justamente antes de cada período de transmisión.

16. Procedimiento, según la reivindicación 15, en el que dicho escaneado comprende la selección de un mensaje si el nodo procesador fuente identificado no ha seleccionado ya para su transmisión un subfragmento durante el período de transmisión siguiente y si el nodo procesador de destino identificado no ha sido seleccionado ya para recibir un subfragmento durante el período de transmisión siguiente. 25

17. Procedimiento, según la reivindicación 16, en el que dicho escaneado es completado cuando la lista completa de mensajes preparados ha sido escaneada o si la totalidad de los nodos de procesador han sido seleccionados para transmitir un subfragmento o si la totalidad de los nodos de procesador han sido seleccionados para recibir un subfragmento.

18. Procedimiento, según la reivindicación 12, que comprende además: 30

almacenar las peticiones de lectura de subfragmentos recibidos en una cola de peticiones de lectura (217), indicando cada petición de lectura de subfragmento una petición para un subfragmento almacenado localmente (SCA);

lectura por una unidad de disco local (111) de subfragmentos identificados en la cola de petición de lectura en orden físico; 35

hacer la lista de inscripciones de subfragmentos leídos satisfactoriamente en una cola de lectura satisfactoria (218); y

dicho envío de mensaje para cada subfragmento a enviar comprende el envío de un mensaje para cada inscripción en dicha cola de lectura satisfactoria.

19. Procedimiento, según la reivindicación 18, en el que cada petición de lectura de subfragmento 40 comprende una petición de lectura con sello de tiempo (TSRR), de manera que dicha lista de inscripciones de subfragmentos leídos satisfactoriamente en una cola de lectura satisfactoria comprende el listado de inscripciones en orden del sellado de tiempo, y en el que dicho envío de un mensaje para cada inscripción en dicha cola de lectura satisfactoria comprende el envío de mensajes en el orden del sellado de tiempo.

20. Procedimiento, según la reivindicación 18, que comprende además: 45

eliminar una inscripción de la cola de petición satisfactoria que es asociada con un subfragmento identificado por una petición de transmisión correspondiente (TXR); y

construir (221) paquetes de red (SC) utilizados para transferir el subfragmento identificado a un nodo procesador de destino (DST) como respuesta a una orden de transmisión (TX CMD).

21. Procedimiento, según la reivindicación 12, que comprende además la ejecución por el procesador de gestión (219) en un primer nodo de gestión (205) y la ejecución de un proceso de gestión simétrico a espejo en un nodo de gestión simétrico a espejo, que es la simetría a espejo del primer nodo de gestión.