一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法及系统技术方案

本发明专利技术属于计算机网络技术领域，公开了一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法及系统，进行分发机制通过hash函数将参与节点的IP地址映射成线性空间的数据，再根据复制因子对此空间进行区域分割；进行查询及一致性维护机制先根据请求节点的键值确定包含副本节点的最近区域，再由给定DHT系统中的路由协议决定基础一致性维护策略、周期性一致性维护策略。本发明专利技术首次将性能评价指标分为动态与静态两种性能指标，对算法的评估更加全面、准确；可适用于不同规模的系统中。同时，由于算法可用于不同DHT系统的协议中，即应用此算法的系统所对应的用户接口可基于不同协议，便于管理与维护。

【技术实现步骤摘要】
一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法及系统
本专利技术属于计算机网络
，尤其涉及一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法及系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：1、计算机网络的快速发展和办公自动化的迅速流行，使数据存储受到越来越多的关注。而P2P系统由于良好的性能(分布式，可扩展性)，近年来得到广泛的分析。由P2P系统的动态性(其与系统中参与节点的频繁加入、离开或失效有关)导致的数据可用性性能降低的现象是P2P系统数据存储策略设计的挑战之一。提高高流失率下系统容错性的方法之一是设计较好的复制策略以增加副本数，提高数据的可用性。Peer-to-Peer系统提供了一种新型的通信模型，允许同一网络中的用户进行信息共享、消息传送及相互交流,这些用户节点既可当数据拥有者，又可当数据请求者，消除了传统客户/服务器模型中节点功能的不对称性。P2P应用从MP3下载被人们所“认识”，目前运营网络上骨干流量的一半多都是P2P的流量，并且在文件共享、视频直播与点播、即时通讯(网上电话)、网络聊天、网络存储、网格计算等领域发展迅速。2、相关工作结构化P2P覆盖网络的动态性和分布式存储特点，使得初始化阶段节点的加入和离开成为首要问题。Abraham,I.,etal.提出一个均衡的网络，去维持覆盖网络的底层结构性能，如网络较小直径、有效路由机制，提高了最大动荡环境下系统的可扩性和弹性。Medrano-Chávez,A.G.,etal.通过建立评价开销和性能的统一框架，分析在给定DHT系统路由协议中不同参数对系统churn容错性性能的影响。Lam,S.andLiu,H.中分析了应用不同路由协议的DHT系统可以容忍多大规模的节点流动，提出一种基于K一致性邻居表且包含节点加入算法的故障恢复策略。Liu,Z.andal中分析了提高系统churn容错性的方法，并分析了高流失下系统可抗性极限。Kuhn,F.etal.提出一种针对节点集动态变化的哈希表，使系统对整个网络状态随时感知，且可随意增加或删除节点，具有高churn下的强容忍性、低节点度和较小的网络直径。Silva,T.etal.提出基于哈希表的全局目录式存储方法和基于希尔伯特空间填充曲线(HSFC)的查询机制，仿真结果证明其可应用于网络规模、节点数量或存储信息量动态变化的环境中。Ohmata,H.andal提出基于内容分发系统的提高churn容错性的维护策略，仿真结果表明此算法可以在不增加网络带宽的情况下提高系统的churn容错性和信息的可持续性。3、基于DHT的现有复制策略P2P系统的一个特点是其动态性，即节点可以随时加入、离开或失效，这一特点严重影响系统中数据的可用性，因此需要设计一种Churn-Defended存储策略，其实质上是设计一种提高系统容错性的复制策略。基于DHT路由协议的P2P系统，使用不同的复制方法降低查找失败率与跳数，同时提高数据可用性。其相同之处在于每份数据需要分发给k个节点，即每份数据需要一个节点集完成存储。增大节点集，可提高数据可用性，但增加存储开销和带宽。根据现有文献大致将现有复制方法分为三类：邻居节点复制，路径复制和基于特性复制。邻居节点复制一致性哈希表中的节点需要存储其他m个节点的信息，构成查询表。根据所选择路由协议不同，查询表中节点的ID间隔可能会不一样，因此根据DHT不同的路由算法，可衍生出降低查询(Lookup/Routing)算法复杂度的邻居节点复制方法。相关邻居节点复制方法主要有以下两类：前继/后继复制(PR/SR)和叶子复制(LR)。路径复制法将文件复制到查询路径经过的所有节点上，称为路径复制法。受控更新传播CUP协议，将文件复制到查询路径经过的所有节点中，而在响应搜索查询时，异步建立索引项缓存，然后传播索引项更新来维护这些缓存。基于特性法可以根据节点间的相关性、标识符关联度及基于时区、队列请求比的聚类思想选择节点副本集。A.Ghodsi.atal提出一种基于标识符的复制策略，其核心思想是基于函数r:I×F→Idefinedas:r(i,fr)＝i⊕(fr-1)N/fr将系统中的每个标识符i与r个其他标识符相关联(r为复制因子)，再将标识符i上的数据复制到与其相关的标识符节点上。通过聚类将节点集分割成r+1个子集,再将数据复制到r个子集中；以可用性作为相关性衡量标准，将数据副本分配到r对相关性最小的节点对上。综上所述，现有技术存在的问题是：仅专注于一个特定的DHT系统，提出相关的数据放置策略，从而提高系统抗毁性，即大部分方案不具有普遍适应性。(1)结构化P2P存储是一种分布式存储，在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，从而实现整个DHT网络的寻址和存储,如CAN，Pastry，Chord。DHT系统的动态性可能会导致路由失效、存储资源丢失或覆盖网络中节点维护资源的不一致性现象。(2)大部分存储策略只能提高特定系统的抗毁性。(3)大部分策略只是单纯地从数据放置策略出发，提高数据可用性。并未综合的考虑查询及维护措施，提出一整套的提高系统抗毁性的机制。解决上述技术问题的难度和意义：本专利技术不仅从放置策略出发，尽可能地均衡系统负载；根据不同的P2P系统的查询表选择路由协议及相关节点映射，提高查询效率；同时提出两种应用于不同环境中维护策略，大大提高了系统的抗毁性。本专利技术的一整套提高数据可用性的存储策略，可适用于不同系统中，具有普遍性和高抗毁性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法及系统。本专利技术是这样实现的，一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法，包括：进行分发机制：通过hash函数将参与节点的IP地址映射成线性空间的数据，再根据复制因子对此空间进行区域分割；再根据所选择DHT系统路由协议对应的查询表及区块信息，将数据副本映射到相应节点上，确定每个区域都包含一份数据副本；进行查询及一致性维护机制：先根据请求节点的键值确定包含副本节点的最近区域，再由给定DHT系统中的路由协议决定基础一致性维护策略、周期性一致性维护策略。进一步，基础一致性维护策略，包括：在数据更新、节点加入或离开系统时被触发；当节点i加入时，根据所选择DHT系统的路由协议修改节点i-1和节点i+1的查询表,若节点i+1中存储键值，再以key(i)为界，进行划分，将小于key(i)的数据迁移到节点i上，最后更新节点i的查询表；当节点i离开时，需要先对节点i+1进行预警，告知节点i+1修改查询表并将节点i中的数据迁移到节点i+1上，再修改节点i-1的查询表；当源数据更新时，采用一对一负责法，修改副本节点上的数据。进一步，周期性一致性维护策略包括：根据系统设定的时间间隔TI定期触发动荡条件下的系统容错性；每份数据的源节点定期联系所有副本节点，维护相关数据的一致性，同时确定每个节点只维护存储在副本节点上的key值。进一步，分发机制的方法具体包括：步骤一，通过hash函数初始化各节点IP；步骤二，设定判断区域值增加与否的标签flag＝0；步骤三，按复制因子对数据节点进行区域划分；步骤四，查找一个既属于查询表又不在当前区域中的节点，将其放入复制节点集；步骤五，重复步骤四，直到复制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法，其特征在于，所述提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法包括：进行分发机制：通过hash函数将参与节点的IP地址映射成线性空间的数据，再根据复制因子对此空间进行区域分割；再根据所选择DHT系统路由协议对应的查询表及区块信息，将数据副本映射到相应节点上，确定每个区域都包含一份数据副本；进行查询及一致性维护机制：先根据请求节点的键值确定包含副本节点的最近区域，再由给定DHT系统中的路由协议决定基础一致性维护策略、周期性一致性维护策略。

【技术特征摘要】
1.一种提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法，其特征在于，所述提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法包括：进行分发机制：通过hash函数将参与节点的IP地址映射成线性空间的数据，再根据复制因子对此空间进行区域分割；再根据所选择DHT系统路由协议对应的查询表及区块信息，将数据副本映射到相应节点上，确定每个区域都包含一份数据副本；进行查询及一致性维护机制：先根据请求节点的键值确定包含副本节点的最近区域，再由给定DHT系统中的路由协议决定基础一致性维护策略、周期性一致性维护策略。2.如权利要求1所述的提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法，其特征在于，基础一致性维护策略，包括：在数据更新、节点加入或离开系统时被触发；当节点i加入时，根据所选择DHT系统的路由协议修改节点i-1和节点i+1的查询表,若节点i+1中存储键值，再以key(i)为界，进行划分，将小于key(i)的数据迁移到节点i上，最后更新节点i的查询表；当节点i离开时，需要先对节点i+1进行预警，告知节点i+1修改查询表并将节点i中的数据迁移到节点i+1上，再修改节点i-1的查询表；当源数据更新时，采用一对一负责法，修改副本节点上的数据。3.如权利要求1所述的提高P2P数据存储抗毁性的均衡方法，其特征在于，周期性一致性维护策略包括：根据系统设定的时间间隔TI定期触发动荡条件下的系统容错性；每份数据的源节点定期联系所有副本节点，维护相关数据的一致性，同时确定每个节点只维护存储在副本节点上的key值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐小刚，强敏，刘立芳，冯海林，胡绍林，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61