[发明专利]一种结构化P2P网络中可调节且可靠的一致性维护方法

说明书

本发明属于P2P网络技术领域，公开了一种结构化P2P网络中可调节且可靠的一致性维护方法，所述结构化P2P网络中可调节且可靠的一致性维护方法通过构造更新分发环传播更新；分发环采用多次询问方案、多点传输、发送更新前询问和在节点中开辟缓存区提高一致性维护效率；通过节点生成列表方式更新传播；节点自主选择数据供给节点寻找相对最优路径。本发明具有较短的更新分发时延、抗毁性好和较低的花费；可以应用于诸多P2P应用比如社交网络、P2P合作系统等。用户可以在一个较短的时间里取得所需的更新，并且可以发布一个更新；可以给节点开辟一片空间用来存放更新的不同版本，增加服务质量并减少由于数据丢失而引起的损失。

技术领域

本发明属于P2P网络技术领域，尤其涉及一种结构化P2P网络中可调节且可靠的一致性维护方法(ARCOM)，通过构造更新分发环(mUD-Ring)来实现。

背景技术

在过去的几年，英特网的飞速发展给P2P网络带来了快速扩大和发展的机遇，P2P网络相较于传统的C/S网络有着许多优点，比如提高了数据可用性、容错性和网络可扩展性等。许多P2P应用只支持静态文件的读写，而对于许多动态改变的文件并不支持。随着计算机技术的不断发展，对于新的P2P应用，要求这些应用支持可变文件的读写功能；例如文件存储系统、可变内容分享系统、网络互连系统和P2P合作系统。对于基于P2P的应用，复制和缓存这两种方法常常被用来提高数据的可扩展性和可用性；随着这两个技术不断被人们发掘和关注，另一个新的问题随之浮出水面，那就是数据一致性维护，现有关注于P2P文件复制技，对于数据一致性维护关注甚少。数据一致性对于有着高动态性的P2P网络的重要性不言而喻，一方面，如果没有有效的一致性维护方法，P2P系统只能被迫提供静态文件或者低频率变动的文件；另一方面，许多新兴的P2P应用要求P2P系统提供对于可变文件一致性维护的支持。而目前由于世界的飞速发展，信息更迭的速度明显加快，好的一致性维护方法对于提高P2P应用的服务质量是非常重要的。P2P系统往往十分庞大，而且系统的节点性能往往是不均匀的，由于节点能力的不均匀使得一致性维护方法的设计变得十分困难；并且P2P系统允许节点自由加入和退出，给P2P系统带来了很高的动荡性。现存的结构化P2P系统是依赖于分布式散列表(DHTs)来分配资源给不同的节点的，而且由于分布式散列表的设计，使得P2P系统在拓扑层面上达到了负载平衡，然而现实情况却复杂的多，由于内容流行程度的不同，某些内容被访问的次数非常多，但某些内容被访问的次数却非常少，那些被访问次数多的节点经常会出现负载过重等问题，提供复制节点就成为减低节点负载的一个有效方法，但随着文件内容的改变，相应复制节点的内容也需改变，给一致性维护带来许多困难。在一个P2P系统中，一致性维护面临以下问题：(1)、节点扰动问题：由于节点可以自由的加入和退出系统，一致性维护系统的记录的节点信息需要保持准确，要在节点扰动而造成的节点路由信息过时的情况下任然可以准确的维护数据一致性。(2)、节点损坏问题：在一致性维护系统中，往往通过建立一个结构来保持数据一致性，但网络攻击无处不在，如何在节点遭受打击的情况下保持结构的稳定和更新的分发效率也是一致性维护方法需要解决的问题。(3)、更新及时性问题：在一致性维护中，更新下发到复制节点的时间是一个非常重要的参数，参数往往衡量一个一致性维护方法的好坏。更新传播时间越短，表明更新被分享的几率越大，数据分享效率越高，一致性维护要求方法需要有短的更新传播时间。(4)、花费问题：有效的一致性维护方法应当不会产生过多的花费，随着网络规模的不断扩大一致性维护方法花费的增长不应该过快。现有的一致性维护方法大体上可以分为两种：随机一致性维护方法和时间限定的一致性维护方法，但这两种方法都有缺陷。随机一致性方法由于其数据一致性维护是随机的，并不能保证所有的节点都收到更新，给用户带来不好的体验从而降低服务质量。时间限定维护方法通过限定一个确定的时间来对所有的节点进行文件更新，并没有考虑到P2P系统中节点的异构性和链路的异构性，节点的更新频率不同，链路的延迟不同，某些节点可能需要频繁的更新，但某些节点可能更新并不频繁，会产生不必要的流量，过多的数据包，增加了不必要的花费。而ARCOM克服了这两个缺点，首先，ARCOM把所有需要更新的节点组织成一个环形，称为更新分发环(mUD-Ring)，之后在更新的阶段，可以让每一个需要更新的节点都收到更新，而且为了减少由于节点性能低下引起的丢包，ARCOM通过开辟缓存区来存放历史版本的更新使得节点不会因为一时繁忙或者链路占用等原因错过想要的更新。其次考虑到节点的更新频率和链路的延迟，更新分发环(UD-Ring)在发送更新时会询问节点是否需要更新，如果节点不需要，则跳过节点，不仅可以让更新到达每个需要的节点，而且可以减少网络中冗余的数据包数量，降低花费。再次，考虑到网络中通信链路质量是不均匀的，ARCOM提出的更新接收方法可以使节点选择链路质量最好的节点来接收更新，不仅节省了时间，还可以提高一致性维护的效率，增加了带宽利用率。在现有的许多一致性维护方法中，许多方法都有着或多或少的问题，比如：冗余数据包过多、只适用于性能均匀的环境、结构抗毁性差等缺点。在ARCOM中，复制节点被组织成一个环形(mUD-Ring)来传播更新。并且结构是构建与覆盖网络之上的，类似于Chord，每个节点会持有一个列表，列表中记录的是他之后的一跳或者几跳的节点信息，通过给列表中的节点发送更新包来达到传播更新的目的。