智慧協(xié)同網(wǎng)絡分布式映射系統(tǒng)強一致性研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)原始設計的弊端日益體現(xiàn)。北京交通大學下一代互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)設備國家工程實驗室提出了智慧協(xié)同網(wǎng)絡模型，通過“三層”、“兩域”的范圍劃分，將多種信息所攜帶的雙重含義分離開，有效地解決了現(xiàn)有網(wǎng)絡體系的問題。作為智慧協(xié)同網(wǎng)絡的核心部分，映射系統(tǒng)將用戶的身份信息與位置信息予以映射分離，并為映射關(guān)系條目提供了存儲管理以及解析查詢服務。在使用該網(wǎng)絡通信時，接入交換路由器得到通信對端的映射關(guān)系后，會把該映射關(guān)系緩存至本地，以便再次使

2、用時無需向服務器發(fā)起重復查詢，從而減小時延。當通信對端映射關(guān)系發(fā)生改變時，接入交換路由器無法及時與服務器端同步，之前所緩存的映射條目便會過期失效，從而產(chǎn)生一致性問題。由于當前系統(tǒng)使用弱一致性機制，發(fā)送方會使用已過期的映射關(guān)系，該行為會使數(shù)據(jù)發(fā)往錯誤終端，導致通信過程受到影響。因此，映射系統(tǒng)中的一致性問題亟待解決。
　　針對該問題，本文設計了一種適用于智慧協(xié)同網(wǎng)絡分布式映射系統(tǒng)的強一致性方案。首先，對映射服務器與接入交換路由器之間的

3、通信流程和交互模塊進行重新設計，引入租約機制，通過在映射服務器與接入交換路由器之間建立租約關(guān)系，實現(xiàn)對映射條目租約的授予、維持與無效化，防止失效的映射關(guān)系被繼續(xù)使用，達到映射系統(tǒng)的強一致性。然后，在服務器端，記錄下使用過映射關(guān)系的接入交換路由器信息，當映射關(guān)系發(fā)生改變后，服務器會主動向相應的接入交換路由器列表通告其無效化。其次，在接入交換路由器端，對服務器返回的映射條目進行時長為租約期限的計時，當租約到期后，接入交換路由器若想使用該映射

4、條目需向服務器端驗證該條目的有效性;在收到服務器發(fā)送的無效通告后刪除過期映射條目，從而有效保證了緩存的映射信息在失效后不會被再次使用。最后，根據(jù)以上設計思路，對映射系統(tǒng)相關(guān)模塊進行編程實現(xiàn)。
　　本文對上述方案進行了測試。功能測試結(jié)果表明，使用租約機制的映射系統(tǒng)能夠防止過期的映射關(guān)系被繼續(xù)使用，從而實現(xiàn)了映射系統(tǒng)的強一致性;性能測試結(jié)果表明，隨著映射關(guān)系改變頻率的降低或通信對端距離的減小，強一致性較弱一致性的性能提升會更顯著。論文