結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載均衡技術(shù)研究.pdf

1、基于DHT的結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)，無論是在傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)中還是在新的計(jì)算模式中都有著大量的研究和應(yīng)用。經(jīng)過10多年的發(fā)展，其基礎(chǔ)理論和核心技術(shù)趨于穩(wěn)定，研究者關(guān)注的重點(diǎn)也轉(zhuǎn)向了實(shí)際應(yīng)用中面臨的問題，負(fù)載均衡問題是其中很重要的一個(gè)方面。傳統(tǒng)應(yīng)用中的“熱點(diǎn)”問題，在結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中同樣存在，同時(shí)由于節(jié)點(diǎn)的能力與傳統(tǒng)服務(wù)器有著天壤之別，使得在結(jié)構(gòu)化 P2P網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡變得更為重要；節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性、異構(gòu)性以及拓?fù)涫涞纫蛩厥沟迷诮Y(jié)構(gòu)化P2P

2、網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡難度更大。本文圍繞結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中由于查詢分布不均勻帶來的負(fù)載均衡問題展開深入研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艊?yán)重偏斜的查詢?nèi)菀讓?dǎo)致系統(tǒng)中維護(hù)熱門數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)的負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它節(jié)點(diǎn)，采用復(fù)制/緩存技術(shù)能有效地平衡節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。結(jié)構(gòu)化 P2P網(wǎng)絡(luò)中復(fù)制/緩存技術(shù)的應(yīng)用由來已久，為了提高系統(tǒng)可靠性和數(shù)據(jù)可用性研究者提出了大量的復(fù)制方案，并從效率、數(shù)據(jù)保持、數(shù)據(jù)一致性等方面進(jìn)行了理論分析，但缺乏從負(fù)載均衡的角度對相關(guān)方

3、法進(jìn)行理論分析的研究。針對該問題，以 Chord網(wǎng)絡(luò)為例，創(chuàng)新地用與源數(shù)據(jù)的相對位置對結(jié)構(gòu)化 P2P網(wǎng)絡(luò)中副本放置策略與查詢命中率之間的關(guān)系進(jìn)行了深入分析，發(fā)現(xiàn)了隨著副本到源數(shù)據(jù)距離的減少命中概率呈指數(shù)性增長等規(guī)律。
　　⑵在基于DHT的SOA、搜索引擎等系統(tǒng)中，一方面由于用戶訪問高度偏斜產(chǎn)生的“熱點(diǎn)”會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可用性；另一方面，基于單關(guān)鍵字進(jìn)行多屬性資源的定位必然會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的效率。針對上述問題，提出一種支持負(fù)載均衡的多

4、屬性資源定位方法QFMA:以MAAN為基礎(chǔ)，將同一資源的描述信息存儲(chǔ)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上；采用沿路復(fù)制的方法在路由路徑上“捎帶”發(fā)布“熱門”關(guān)鍵字所在節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息；其它查詢根據(jù)這些狀態(tài)在路由過程中進(jìn)行目標(biāo)切換，將“熱門”關(guān)鍵字所在節(jié)點(diǎn)的負(fù)載分流到負(fù)載較輕的節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載均衡。QFMA在支持多關(guān)鍵字查詢的同時(shí)，能夠有效平衡熱點(diǎn)的負(fù)載，且副本管理開銷較小。
　?、墙Y(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)路中，網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)往往不一致，即存在拓?fù)?/p>

5、失配現(xiàn)象。拓?fù)涫湟环矫鏁?huì)導(dǎo)致查詢定位延時(shí)較高；另一方面會(huì)增加自治系統(tǒng)間的路由和數(shù)據(jù)傳輸。結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中復(fù)制/緩存是消除“熱點(diǎn)”實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的有效手段，然而副本創(chuàng)建、副本維護(hù)、查詢調(diào)度等操作必然會(huì)帶來額外的路由和數(shù)據(jù)傳輸開銷。針對如何降低復(fù)制/緩存的開銷、減少自治系統(tǒng)間路由等問題，提出了一種基于鄰近節(jié)點(diǎn)復(fù)制的負(fù)載均衡算法PB-Chord：以網(wǎng)絡(luò)中公共的DNS服務(wù)器為參照點(diǎn)，位置臨近的節(jié)點(diǎn)在加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行聚簇，熱門數(shù)據(jù)在本簇空閑節(jié)點(diǎn)上

6、復(fù)制，任意節(jié)點(diǎn)都擁有本簇所有節(jié)點(diǎn)的負(fù)載狀態(tài)信息、數(shù)據(jù)對象信息，在查詢過程中利用這些信息提高路由定位效率，同時(shí)利用這些信息進(jìn)行無中心的查詢調(diào)度，實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載均衡。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PB-Chord能夠在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載均衡的同時(shí)，有效減小系統(tǒng)的通信開銷，提高系統(tǒng)的路由定位效率。
　?、仍诖笠?guī)模、動(dòng)態(tài)的P2P網(wǎng)絡(luò)中獲取全局負(fù)載狀態(tài)是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的工作。針對這一現(xiàn)狀，提出了一種能夠在大規(guī)模結(jié)構(gòu)化 P2P網(wǎng)絡(luò)中有效獲取全局負(fù)載狀態(tài)的