結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)路由機制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)是一種采用純分布式的消息傳遞機制和根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行查找的定位服務(wù)模型，目前在分布式存儲、應(yīng)用層多播、文件共享等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)路由算法研究面臨許多問題，例如狀態(tài)和效率的折衷、拓?fù)涫?、查詢熱點、結(jié)點異構(gòu)等，如何解決這些問題具有重要意義。本文針對結(jié)點異構(gòu)、查詢熱點、降低系統(tǒng)負(fù)載等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了較為深入的研究，論文主要包括以下工作： (1)普遍認(rèn)為在結(jié)構(gòu)化P2P協(xié)議中實現(xiàn)能力感知會增加網(wǎng)絡(luò)開銷，如

2、何建立高效、低開銷的能力感知協(xié)議具有重要意義。分析了傳統(tǒng)的結(jié)點通過周期性交換路由表信息實現(xiàn)能力感知的算法，該算法收斂時間長且不可避免增大網(wǎng)絡(luò)開銷。提出一種高效的能力感知協(xié)議-HeteroChord，HeteroChord協(xié)議在結(jié)點的路由表建立算法、更新算法、路由表維護(hù)算法中實現(xiàn)能力感知。HeteroChord協(xié)議在新結(jié)點加入時即可計算出需要更新的其他結(jié)點，能力感知速度快、效率高。實驗結(jié)果表明，建立同樣大小的網(wǎng)絡(luò)，HeteroChord中

3、結(jié)點更新算法產(chǎn)生的總開銷遠(yuǎn)小于Chord；在動態(tài)環(huán)境下，HeteroChord具有比Chord更小的維護(hù)開銷。 (2)以HeteroChord為基礎(chǔ)建立了一種虛擬雙層結(jié)構(gòu)化模型Vring，Vring的外層是由所有結(jié)點組建的結(jié)構(gòu)化HeteroChord網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)層是由超級結(jié)點組建的Chord網(wǎng)絡(luò)。Vring與目前典型的雙層結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)模型不同的是：超級結(jié)點具有和普通結(jié)點相同的路由表大小，僅比普通結(jié)點多維護(hù)一個超級葉子結(jié)點集，超級結(jié)點路

4、由表維護(hù)簡單；單個超級結(jié)點失敗不會造成其他結(jié)點脫離網(wǎng)絡(luò)，不存在單點故障。建立了三種Vring的簡單應(yīng)用系統(tǒng)，通過實驗測試了基于本地索引的非DHT查找方式的數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的查詢特征。 (3)P2P系統(tǒng)是一種分布式系統(tǒng)，降低系統(tǒng)負(fù)載對提高P2P系統(tǒng)的擴展性具有重要意義。目前結(jié)構(gòu)化P2P協(xié)議主要利用緩存方法解決查詢熱點問題，這些緩存方法對數(shù)據(jù)緩存后的收益無法預(yù)測，是一種較盲目的緩存，往往導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載加重。提出一種結(jié)構(gòu)化P2P協(xié)議中的緩存

5、計算模型，該模型以降低系統(tǒng)負(fù)載為目標(biāo)，結(jié)點采用一種文件訪問統(tǒng)計方法跟蹤查詢本地文件的消息途經(jīng)鄰居結(jié)點的歷史次數(shù)，根據(jù)文件訪問歷史統(tǒng)計記錄預(yù)測緩存該文件到鄰居結(jié)點可能減少的查詢負(fù)載，然后與緩存后可能產(chǎn)生的更新開銷對比，進(jìn)而確定是否緩存文件到相應(yīng)的鄰居結(jié)點。實驗表明，該緩存計算模型可以有效降低系統(tǒng)負(fù)載。 (4)僅采用虛擬服務(wù)器、多Hash技術(shù)或復(fù)制不能解決Zipf查詢環(huán)境下的負(fù)載均衡問題。提出一種自適應(yīng)負(fù)載均衡方法，方法采用一種被動

6、式結(jié)點負(fù)載統(tǒng)計方法生成局部負(fù)載視圖；采用一種文件訪問統(tǒng)計方法生成局部文件訪問視圖；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)結(jié)點負(fù)載存在差異，重載結(jié)點把指向自身的邏輯鏈路遷移至指向局部負(fù)載視圖中的輕載結(jié)點，通過減小重載結(jié)點入度和增加輕載結(jié)點入度來減小結(jié)點間負(fù)載差異；當(dāng)結(jié)點的請求負(fù)載較高時，通過局部文件訪問視圖計算需要緩存的熱點文件及目標(biāo)結(jié)點，降低承載熱點文件的結(jié)點的請求負(fù)載。實驗表明，在用戶查詢服從Zipf分布的環(huán)境下，自適應(yīng)負(fù)載均衡方法可使結(jié)點負(fù)載達(dá)到較好的均衡。