P2P文件共享系統(tǒng)中的副本技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式已經(jīng)不能適應(yīng)發(fā)展的新需求，客戶端/服務(wù)器式的計(jì)算模式不得不發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而使得新的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式——P2P網(wǎng)絡(luò)得以產(chǎn)生。P2P網(wǎng)絡(luò)的開放性使其自產(chǎn)生起，就得到了眾多用戶和業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用也涉及了眾多領(lǐng)域。
　　 P2P文件共享就是P2P技術(shù)的一個(gè)主要應(yīng)用，是其技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力源泉，也已成為互聯(lián)網(wǎng)上的主要應(yīng)用之一，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的使用和流量產(chǎn)生了巨大影響。P2P文件共享系統(tǒng)通過對(duì)文

2、件的復(fù)制傳播將文件共享的兩大開銷——存儲(chǔ)和通信分布到網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，從而為文件共享提供高效、低成本的通信方式。數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)（即副本技術(shù)）是P2P文件共享系統(tǒng)中一種常用的和重要的數(shù)據(jù)管理機(jī)制，它通過為系統(tǒng)中的文件增加副本來提高系統(tǒng)中文件的可用性和可靠性，從而提高系統(tǒng)的整體性能。因此，P2P系統(tǒng)中的副本技術(shù)是一項(xiàng)極具研究價(jià)值的課題，是保證系統(tǒng)高可靠性、可用性的關(guān)鍵，其中的副本創(chuàng)建問題、文件的頻繁更新所引發(fā)的副本一致性維護(hù)問題以及副本刪除

3、問題仍然是尚未有效解決的難點(diǎn)。
　　 本文在深入調(diào)研和總結(jié)已有相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，從副本創(chuàng)建、副本一致性維護(hù)、副本刪除三個(gè)方面對(duì)副本技術(shù)展開研究，激勵(lì)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)提供存儲(chǔ)資源保存副本，降低副本一致性維護(hù)的開銷，充分利用有限存儲(chǔ)空間，提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。本文的主要研究工作如下：
　　 首先，闡述了P2P網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生過程、定義以及所具有的特點(diǎn)，介紹了P2P網(wǎng)絡(luò)的分類，并給出了其主要的應(yīng)用領(lǐng)域。隨后分析和討論了P2P網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性和

4、節(jié)點(diǎn)的不合作性的具體表現(xiàn)，簡述了副本技術(shù)的重要性，綜述了副本技術(shù)的相關(guān)研究和現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有副本相關(guān)技術(shù)所存在的不足。
　　 其次，針對(duì)副本創(chuàng)建問題展開研究。根據(jù)信息經(jīng)濟(jì)學(xué)中委托——代理關(guān)系的相關(guān)知識(shí)以及激勵(lì)概念，提出基于激勵(lì)機(jī)制的副本創(chuàng)建策略。利用合作效用來衡量節(jié)點(diǎn)愿意提供存儲(chǔ)空間的合作程度，合作效用高的節(jié)點(diǎn)可以得到更好的服務(wù)，以此鼓勵(lì)節(jié)點(diǎn)提供資源與服務(wù)，提高副本創(chuàng)建的成功率，從而提高系統(tǒng)的整體性能。
　　 在上述基于

5、激勵(lì)機(jī)制的副本創(chuàng)建策略基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步引入推薦節(jié)點(diǎn)，提出基于多級(jí)代理的副本創(chuàng)建策略。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)不是出于自私行為而是自身客觀條件造成無法存放副本時(shí)，該節(jié)點(diǎn)可以作為推薦節(jié)點(diǎn)向委托節(jié)點(diǎn)推薦合作效用高的鄰居或者已知節(jié)點(diǎn)，這樣不僅可進(jìn)一步提高副本創(chuàng)建的成功率，還可提高副本創(chuàng)建的效率。
　　 再次，針對(duì)副本一致性維護(hù)問題展開研究。為降低副本一致性維護(hù)的時(shí)間和消息開銷，提出基于物理位置和布魯姆過濾器（bloom-filter）相結(jié)合的副本一致

6、性維護(hù)機(jī)制。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)社團(tuán)劃分方法，將物理上相近的節(jié)點(diǎn)劃分在同一個(gè)簇中，更新工作主要在各個(gè)簇內(nèi)進(jìn)行，以降低一致性維護(hù)的時(shí)間開銷；通過引入冗余二級(jí)鄰居優(yōu)化已有的更新傳播算法，以降低更新消息的冗余傳播。
　　 最后，針對(duì)副本刪除問題展開研究。為充分利用存儲(chǔ)資源，需將無使用價(jià)值的副本進(jìn)行刪除和清理，本文提出了基于灰色預(yù)測(cè)和代價(jià)的副本刪除策略。借鑒現(xiàn)有的灰色預(yù)測(cè)模型，利用累加變換對(duì)副本的使用價(jià)值（副本活躍度）進(jìn)行預(yù)測(cè)，以提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確