非结构化P2P网络资源一致性维护算法研究

论文摘要

数据量的增长促使计算机存储技术不断地向纵深方向发展,与传统的分布式系统相比,P2P技术具有无可比拟的优势,广阔的应用前景,成为二十一世纪计算机技术的最令人关注的技术之一。作为P2P系统的一个重要组成部分,副本可以为系统带来可靠性和性能上的提升,然而,随着越来越多业务的发展需要文件更新频繁以及P2P用户自由出入导致网络的高度动态性,使得如何有效的维护副本一致性亦变得越来越重要。一方面,如果没有有效的一致性维护算法,P2P应用就只能局限于提供静态的非频繁更新的文件共享。另一方面,新业务的开展需要一致性的算法来为动态内容更新提供保障。所以,共享文件拷贝副本的一致性维护是进一步提高对等系统服务质量和拓展业务的迫切要求。现有的一致性维护算法,主要存在的问题是:传输代价和更新收益难以平衡;主要集中于对等系统中更新传播的可扩展性和高效率,而忽略了不同的复制管理机制对更新传播算法的性能影响;上层应用和下层网络不匹配等问题。本文首先全面了解了几种经典的P2P系统的特点,以及副本产生的用途和方法,在分析副本的复制、定位策略等相关技术的基础上,对副本一致性维护算法进行深入的研究。本文主要针对传输代价和更新收益的平衡问题,研究在高度动态的非结构化Gnutella网络环境下,提出了一种基于分层的混合推/拉的副本一致性维护算法。该算法主要分两个核心部分:构建副本维护网和提出一种新的混合推/拉更新传播机制。考虑现有上层应用算法没有考虑利用下层网络拓扑特点造成效率不高,性能低下等问题,所以在分析Gnutella网络的小世界和幂定律的拓扑特征的基础上,将节点离线率和连接节点中拥有副本点的概率作为依据,构建维护责任点分担owner责任,保证更新成功率和避免网络拥塞;另外,在比较全面了解现有的一些经典副本一致性维护算法的基础上,采用分层式的混合推/拉谣言机制传递更新传播机制,根据副本网结构选择转发更新信息的路径,并针对副本节点对一致性不同的要求,采用动态TTR值削弱拉机制的侵越性,减少不必要的更新开销。最后建立测试模拟平台,测试各种算法的特点和性能,验证算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 研究课题的来源
• 1.3 研究的问题
• 1.4 本文的研究工作及章节安排
• 第2章 重要概念与相关研究
• 2.1 引言
• 2.2 P2P 系统介绍
• 2.2.1 中心化系统
• 2.2.2 全分布式非结构化系统
• 2.2.3 半分布式系统
• 2.2.4 全分布式结构化系统
• 2.3 副本策略的起源
• 2.4 P2P 副本复制策略
• 2.4.1 副本创建的基本原则分析
• 2.4.2 几种典型的副本复制策略
• 2.5 P2P 副本定位（查询）策略
• 2.5.1 非结构化P2P 副本定位策略
• 2.5.2 结构化P2P 副本定位策略
• 2.6 缓冲资源一致性维护策略
• 2.7 小结
• 第3章 P2P 副本维护网拓扑的构建
• 3.1 引言
• 3.2 Gnutella 网络拓扑特征
• 3.2.1 小世界理论
• 3.2.2 幂定律
• 3.3 副本维护网的构建
• 3.3.1 副本维护网的构建思路
• 3.3.2 基于分层的副本维护网的构建
• 3.3.3 选取责任点
• 3.4 节点工作流程
• 3.4.1 节点加入副本网
• 3.4.2 节点取消查询
• 3.4.3 节点重新加入副本网
• 3.5 更新动态拓扑
• 3.6 小结
• 第4章 基于分层的混合推/拉副本一致性维护算法
• 4.1 引言
• 4.2 副本一致性标准
• 4.2.1 几种一致性标准
• 4.2.2 一致性标准的比较与选择
• 4.3 更新传播
• 4.3.1 传播方式
• 4.3.2 传输效率衡量
• 4.4 几种典型的更新传播机制
• 4.4.1 基于洪泛的副本一致性维护算法
• 4.4.2 基于Gossip 的副本一致性维护算法
• 4.4.3 基于副本链的一致性维护算法
• 4.4.4 基于混合推/拉的更新传播算法
• 4.5 改进的混合推/拉更新传播机制
• 4.5.1 推（push）技术的改进
• 4.5.2 拉（pull）技术的改进
• 4.6 小结
• 第5章 实验仿真及结果分析
• 5.1 网络模拟器简析
• 5.1.1 网络模拟器NS 简析
• 5.1.2 网络模拟软件 Gnutellasim
• 5.2 实验平台搭建
• 5.3 评价指标及参数设置
• 5.3.1 副本一致性维护算法的主要评价指标
• 5.3.2 环境参数设置
• 5.4 实验结果分析
• 5.5 小结
• 结论与展望
• 1.结论
• 2.未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文