结构化P2P网络的负载均衡技术研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengmiaoli
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在互联网领域,对等网络模式(Peer to Peer,简称P2P)作为客户/服务器模式(Client/Server,简称C/S)结构模式的发展和对立面而出现,解决了传统C/S网络模式中服务器请求瓶颈等问题。对等网络技术以其自有的自组织性、分布性和良好的负载均衡性等优良特性,迅速发展成为互联网行业不可缺少的系统网络结构模式和重要的组成部分。随着对等网络技术的发展,基于对等网络结构的系统应用更是层出不穷,基于对等网络的应用已经迅速扩展到商业、政府、通信、娱乐等各个重大应用领域,具体包括了内容分发、流媒体应用、业务流程管理、网格计算和分布式计算、数字通信等。   从计算模式上来说,对等网络模式打破了传统的C/S模式的服务器瓶颈,使得网络中的各个结点都能发挥计算和存储等作用。对等计算网络是构筑在现有的物理网络和拓扑结构之上,由现有的网络结点和逻辑链路组成的一种虚拟覆盖网络。对等网络技术的研究和发展经历了从混合对等结构、非结构化对等网络、结构化对等网络和分层式对等网络结构体系的过程。在上述网络体系结构中,主要的研究问题包括了网络节点拓扑和组织方式研究、资源分配、资源定位和路由查询研究以及对等网络中的负载均衡问题的研究等。目前,结构化对等网络以其网络通信负担轻、查询机制规模不随网络节点规模的变化而变化等优点成为当前对等网络的主要研究方向。结构化对等网络以分布式散列表(Distributed Hash Table,简称DHT)作为节点和数据的标识、存储和查询机制,提供了网络、数据标识符生成和管理、虚拟覆盖网络中的查询定位等功能。但是,由于结构化对等网络中节点相互之间性能的差异性、整体网络请求访问分配的不均衡性和哈希函数的随机不均衡性等因素,在大型的结构化对等网络应用中也往往会存在负载失衡问题,因此结构化对等网络中的负载均衡算法的研究逐渐成为对等网络领域的研究热点。   在结构化对等网络中,负载失衡现象的产生将会造成单点失效、网络拥塞、请求延迟甚至是系统瘫痪等系统应用性能问题。负载均衡算法的研究是实现资源有效共享、提高网络资源有效使用和服务的前提,它也是影响网络服务质量的重要因素之一。因此,改善对等网络中的负载失衡问题和保证负载均衡性对于提升网络性能、保证稳定的服务质量具有积极意义。目前,在结构化对等网络中已有的负载均衡技术包括基于副本复制负载均衡技术、基于虚拟服务器负载均衡技术和平衡地址空间的负载均衡技术等。上述已有的负载均衡算法在某种程度上降低了系统的负载失衡问题,提高了对等网络中的负载均衡性。但是,已有的算法不能够有效的预防对等网络中的访问热点出现等问题,同时也没有充分考虑到系统中节点能力的差异性。本文针对传统复制算法中存在的无有效的预防热点策略、忽视节点性能差异性和副本维护机制等问题,提出了基于节点性能分类和数据、节点分析的自适应负载均衡算法。本文的主要研究内容包括:   (1)分析对等网络的概念和分类,尤其针对结构化对等网络的DHT机制、对等网络协议和负载失衡问题进行了详细分析和描述。   (2)针对结构化对等网络,从产生网络失衡的原因出发对不同的结构化对等网络负载均衡算法进行了分析和研究,并指出上述不同算法的优点和缺点。   (3)在建立结构化对等网络及其负载均衡问题的认识后,从节点和数据分析两个方面入手提出了有效预防访问热点和消除访问热点负载失衡的自适应副本复制的负载均衡算法。   (4)利用对等网络结构模拟器p2psim分析和产生了能够近似于整体结构化对等网络,在上述网络环境中模拟访问热点现象,通过算法的模拟验证了本文所提出的自适应副本复制负载均衡算法的有效性。   在上述算法中,本文采用了双副本复制的触发机制,并在副本的维护过程中采用了不同的复制节点策略,通过实验模拟证明本文算法能够有效的实现结构化对等网络的负载均衡,同时充分利用网络中的各个节点性能,降低了数据请求报文的丢失率,从而有效的提高了系统节点的利用率。但是,上述算法的研究中没有考虑虚拟网络节点和实际物理节点拓扑的不一致性问题,另外没有考虑网络中节点副本数据的一致性问题。因此,在接下来的负载均衡算法中,将充分考虑以上两点对算法进行进一步的改进。   对等网络技术以其独有的魅力,已经被广泛应用于商业、政府、通信、移动开发等领域。随着不同网络应用的发展,对等网络中的安全问题、服务质量问题和基于移动设备对等网络等也将成为未来主要的研究问题。
其他文献
随着当前的电子采集设备如RFID(Radio Frequency Identification)、传感器等的广泛应用及其高速发展,产生了空前的海量动态数据流。由于复杂事件检测技术能够帮助人们从这些
随着信息技术的飞速发展,GIS(地理信息系统)在国土资源部门的应用也越来越广泛。信息技术已日益成为国土资源部门的主要技术支撑之一,加强国土资源管理,必须在搞好制度建设和
视觉是人类获取外界信息的主要手段之一,但是人们的视觉只能接收正在发生的信息,因此也就不能直接通过视觉来获取已经发生的事情的信息。而三维场景的虚拟构建技术可以实现对
遥感技术作为人们获取地物表面信息的重要手段之一,已经成功地在生态环境监测、地质调查、农作物估产等众多领域取得了广泛应用,并发挥着越来越重要的作用。随着光谱技术的不
隐私CA方案通过引入可信第三方的方式保护用户的隐私,但是存在两点缺陷:一是隐私CA需要参与到方案的每一次交互过程中,成为整个系统的效率瓶颈。此外,如果隐私CA与验证者串通,或
经过近10年机器人比赛系统的发展,轮式和四腿机器人的技术已经逐渐成熟,其策略和控制已经达到了一定的水平,而人形机器人是机器人研究领域的另外一个重要分支,是一个典型的多智能
随着空间数据获取技术的快速发展,空间数据量急剧增加。在这些数据中包含了大量的潜在的有价值的信息,如何有效地管理,利用数据库中的数据,以及怎样才能发现其中潜在的知识,就摆在
软件的复杂性一方面体现在自身规模的庞大和内部控制结构的多变;另一方面,随着万维网的普及和Internet技术的不断发展,以用户为中心、面向服务的网构化软件在应用环境上为软件
网络技术的飞速发展加速产生了大量重要数据,对这些数据的存储和保护需求已达到PB级别。尽管数据成指数级别增长,但研究表明,冗余数据大量存在于信息处理和存储的各个环节,如内容
随着信息技术的不断发展,安全越来越受得人们的关注。密码学的主要任务就是在不安全的环境下确保安全的通信,而密钥交换协议是一个重要的密码学原语,可以让两方或者多方在不