對(duì)等網(wǎng)絡(luò)有效資源搜索技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(PeertoPeer，P2P)的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一次進(jìn)化。由于P2P中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能存儲(chǔ)和共享數(shù)據(jù)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展，基于P2P架構(gòu)的系統(tǒng)所擁有的數(shù)據(jù)量迅速擴(kuò)大，信息資源十分豐富。因此，如何有效地獲取有用信息，即如何有效地路由資源搜索請(qǐng)求，成為P2P系統(tǒng)能否大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。所以，P2P資源定位機(jī)制成為目前的研究熱點(diǎn)，當(dāng)前的研究主要集中在提高查詢效率、負(fù)載平衡、可擴(kuò)展性等方面。 P2P系統(tǒng)一般分為

2、非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化兩種類(lèi)型。非結(jié)構(gòu)化的P2P由于維持松散的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其更能適應(yīng)高度動(dòng)態(tài)的P2P網(wǎng)絡(luò)，但存在可擴(kuò)展性差、消耗大量帶寬等問(wèn)題；結(jié)構(gòu)化的P2P使用可擴(kuò)展的資源定位方法可保證查找成功，但由于結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)路由資源請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)識(shí)別節(jié)點(diǎn)在邏輯空間的標(biāo)識(shí)符(Identify，ID)而穿越了不同的自治域，導(dǎo)致了較大的搜索延遲；另外，當(dāng)前結(jié)構(gòu)化P2P的路由算法在設(shè)計(jì)時(shí)都假設(shè)節(jié)點(diǎn)有相同的處理能力，然而實(shí)際中對(duì)等節(jié)點(diǎn)的處理能力是異構(gòu)的，對(duì)等節(jié)

3、點(diǎn)的負(fù)載存在著嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)象，影響了資源搜索算法的工作效率。 針對(duì)上述問(wèn)題，本文的工作圍繞結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)的資源定位和負(fù)載平衡展開(kāi)研究，主要成果可概括為以下兩個(gè)方面： 第一，為了改善結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)的搜索性能，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信中的訪問(wèn)局部性(包括空間局部性和時(shí)間局部性)原則，提出了LChord資源定位技術(shù)，并根據(jù)該技術(shù)設(shè)計(jì)了一種文件共享系統(tǒng)PPFile。 Chord是一種環(huán)形拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)化對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，

4、具有可擴(kuò)展性而被廣泛采用。LChord資源搜索技術(shù)基于Chord并對(duì)其進(jìn)行了兩個(gè)方面的改進(jìn)： 1)LChord依據(jù)空間局部性對(duì)Chord選擇指針的方法進(jìn)行改進(jìn)，縮短了搜索的逐跳延遲。Chord根據(jù)指針表確定搜索請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，Chord中的節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造指針表時(shí)，總是在邏輯空間中選擇與構(gòu)造者距離最近的節(jié)點(diǎn)作為指針，忽略了指針與構(gòu)造者在物理網(wǎng)絡(luò)上的距離；LChord中的節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造指針表時(shí)，在保證Chord原有的路由正確性的前提下，選擇

5、與構(gòu)造者在同一個(gè)自治域中的節(jié)點(diǎn)作為指針。由于節(jié)點(diǎn)所屬的自治域基本不發(fā)生變化，因此增加了指針表的穩(wěn)定性，減小了系統(tǒng)和節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷(xiāo)，并且體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信中的時(shí)間局部性，即與一個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)地通信。LChord中的節(jié)點(diǎn)依據(jù)改造后的指針表轉(zhuǎn)發(fā)搜索請(qǐng)求，避免了由于經(jīng)過(guò)不同自治域而造成的高延遲，從而縮短了搜索請(qǐng)求在路由過(guò)程中的逐跳延遲。 2)LChord使用基于相關(guān)性的搜索策略進(jìn)行資源定位，縮短了搜索路徑長(zhǎng)度。具體做法是：根據(jù)節(jié)點(diǎn)共享數(shù)據(jù)的相關(guān)性為

6、節(jié)點(diǎn)建立興趣社區(qū)，節(jié)點(diǎn)發(fā)出的請(qǐng)求首先與興趣社區(qū)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配，若興趣社區(qū)無(wú)法滿足請(qǐng)求，再使用指針表轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求。由于節(jié)點(diǎn)在具有相似興趣的節(jié)點(diǎn)處更有可能找到所需資源，而興趣社區(qū)包含了與節(jié)點(diǎn)在興趣上有最大相似性的節(jié)點(diǎn)，因此LChord可以縮小搜索范圍，縮短查詢路徑長(zhǎng)度。節(jié)點(diǎn)每次發(fā)出搜索請(qǐng)求時(shí)，興趣社區(qū)是節(jié)點(diǎn)重復(fù)通信的對(duì)象，因此基于相關(guān)性的搜索策略體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信中的時(shí)間局部性。 模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LChord與Chord相比，縮小了搜索

7、延遲，縮短了搜索路徑長(zhǎng)度，從而提高了搜索效率。 最后，根據(jù)LChord搜索技術(shù)，本文結(jié)合XML技術(shù)設(shè)計(jì)了一種分布式文件共享系統(tǒng)PPFile，該系統(tǒng)可同時(shí)支持精確查找和模糊查找。 第二，針對(duì)結(jié)構(gòu)化對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載平衡問(wèn)題，提出了低開(kāi)銷(xiāo)的基于列表的負(fù)載平衡技術(shù)(lowcostlist-basedloadbalancing，LCLLB)，該技術(shù)包括以下兩個(gè)方面： 1)使用一種新的虛擬節(jié)點(diǎn)選擇方法CVSS，減小了系統(tǒng)維護(hù)虛

8、擬節(jié)點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)，并使系統(tǒng)保持原有的容錯(cuò)性。傳統(tǒng)的虛擬節(jié)點(diǎn)選擇方法是在ID空間中隨機(jī)的選取，過(guò)多地增加了系統(tǒng)維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)，因此本文使用了一種在ID空間中具有群聚性的虛擬節(jié)點(diǎn)選擇方法CVSS，該方法在保持系統(tǒng)原有的容錯(cuò)性的前提下，考慮節(jié)點(diǎn)在容量上的差異為節(jié)點(diǎn)分配適量的虛擬節(jié)點(diǎn)，并且使虛擬節(jié)點(diǎn)具有了群聚性，從而減小了系統(tǒng)的額外開(kāi)銷(xiāo)。 2)LCLLB使用基于列表的負(fù)載平衡技術(shù)LLB，減小了負(fù)載平衡的通信開(kāi)銷(xiāo)，實(shí)現(xiàn)了可靠的負(fù)載平衡。LLB利用Ch