基于P2P访问热点消除的自适应复制算法的研究与改进

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P2P(Peer-to—Peer)技术被视为21世纪计算机技术的热点技术之一,随着网络技术的飞速发展和个人计算机性能的增强,互联网的计算模式正经历着从C/S模式向P2P模式的转变。P2P网络可用于构造一种低延迟的分布式数据传输系统。在所有数据文档的受欢迎程度相同的前提条件下,结构化P2P网络表现出低延迟及良好负载均衡的特点。然而在实际网络中,查询请求的分布是十分不均匀的,这就导致了网络中存在少量十分受欢迎的热点数据文档,这些热点数据文档使存储有该类数据文档的节点负载变得很高,并极有可能过载而出现丢包现象。特别是一些突发事件或者大型活动的发生,均会引发P2P网络上蜂拥而至的突发访问(Flash Crowds),从而导致访问热点(Query Hotspots)问题。访问热点的出现将使得节点的性能严重降低,不仅令该节点不能够提供有效服务,甚至还会影响到整个P2P网络的服务质量。复制技术常被用来处理访问热点问题,以降低网络丢包数,从而保证网络的服务质量。 复制技术包括:副本的创建策略和副本的利用和维护策略。该技术通过为热点数据文档创建副本,把热点节点的过剩负载通过副本转移到轻负载节点上,从而降低热点节点的负载。然而,创建副本是需要耗费开销的,因此开销问题是复制技术中的另一个重要问题。围绕着副本的创建和利用这一核心议题,并以减少丢包,降低开销为研究目的,本文基于现有的复制技术对LAR算法在访问热点方向进行了以下优化: (1)LAR算法副本复制策略的优化:首先是对复制触发时刻的优化,通过预测方法预测节点负载变化的趋势,确保在出现访问热点前,就可以提前为其创建副本,从而防止节点过载而丢包。其次是对复制创建策略的优化,结合前面复制触发时刻的预测,提出一种公平复制算法。通过复制使得重负载节点的负载往轻负载节点上迁移。同时,我们根据节点负载的轻重,自适应的调整为节点创建的副本数,从而有效的控制复制开销。 (2)LAR算法副本利用策略的优化:本文提出了一种基于拍卖的副本选择算法。该算法是基于拍卖的思想,使具有较大空闲处理能力的节点获得转发查询请求包的机会,即使请求数据包被转发到负载轻的副本节点上,从而使得轻负载节点分担更多的负载,以达到充分利用副本分担负载的能力的目的。 本文通过仿真实验,对文中所提出优化方法进行了验证。实验结果表明,改进后的LAR算法能够较大程度的降低丢包率,同时算法的复制开销也有所降低。
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