一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法技术

一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法属于网络文件传输领域；包括获取节点资源利用率；判断节点资源利用率是否超过高负载区阈值，若是，执行步骤e，若否，执行步骤c；根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量；判断文件是否成为热点文件，若是，执行步骤e，若否，执行步骤a；向周围节点广播获取周围节点负载信息；判断是否处在高负载区域，若是，执行高负载区域负载均衡模块，若否，执行低负载区域负载均衡模块；服务器建立热点文件副本，进行步骤a；本发明专利技术能够很好地实现实际系统网络的负载均衡。

A Dynamic Load Balancing Method for P2P Network Based on Prediction and Region Partition

A dynamic load balancing method for P2P network based on prediction and region partition belongs to the field of network file transmission; it includes acquiring the resource utilization rate of nodes; judging whether the resource utilization rate of nodes exceeds the threshold of high load area; if so, executing step e, if not, executing step c; predicting the next visits according to the current file access situation of nodes; and judging whether the file becomes a hot topic. If, execute step e, if not, execute step a; broadcast to the surrounding nodes to obtain the load information of the surrounding nodes; judge whether it is in the high load area; if it is, execute the load balancing module in the high load area; if not, execute the load balancing module in the low load area; the server establishes a copy of the hotspot file and proceeds to step a; the invention can well realize the actual system network. Load balancing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法
本专利技术属于网络文件传输领域，尤其涉及一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法。
技术介绍
如今，高速发展的互联网已经成为生活中不可或缺的一部分，通过P2P网络的文件分发数据量也在不断增大，大规模的文件分发对P2P网络的整体的负载均衡带来了较大的影响，所以，对于P2P网络来说，负载均衡是一个需要解决的问题。现有的结构化P2P网络的负载均衡策略虽然也有涉及热点预测的，但其对于负载迁移节点的选择不具有很强的明确性，且对节点的性能兼顾不全面，且多是通过模式网络测试性能。对于已有的按照节点负载区域情况进行负载均衡的算法，多是采用实际节点与虚拟节点相结合的策略，没有兼顾实际情况可能发生的情况，在实际运行中，很少有多个虚拟节点运行在同一个实际节点上的情况。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有技术的不足，提供一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，本专利技术运行在实际运行的文件分发系统之上，兼顾热点文件预测和节点区域负载划分，能够很好地实现实际系统网络的负载均衡。本专利技术的技术方案：一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，包括以下步骤：步骤a、获取节点资源利用率；步骤b、判断节点资源利用率是否超过高负载区阈值，若是，执行步骤e，若否，执行步骤c；步骤c、根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量；步骤d、判断文件是否成为热点文件，若是，执行步骤e，若否，执行步骤a；步骤e、向周围节点广播获取周围节点负载信息；步骤f、判断是否处在高负载区域，若是，执行高负载区域负载均衡模块，若否，执行低负载区域负载均衡模块；步骤g、服务器建立热点文件副本，进行步骤a。进一步地，当所述节点资源利用率超过高负载区阈值时，采用局部负载均衡信息收集方法，包括下列步骤：步骤b1、当节点根据预测模型预测到产生热点文件或者节点负载值高于高负载区阈值时，节点向周围节点分发广播信息，查询周围节点负载情况；步骤b2、当节点接收到周围负载请求信息后，立即读取自身系统的负载情况，如果节点利用率高于高负载区阈值，则跳转至步骤b3；如果节点利用率低于高负载区阈值，则将节点信息、路由跳数反馈给负载信息请求节点，并在传输信息包中包含一个本节点发送信息包的时间戳；步骤b3、如果所述接收节点为路由跳数的最后一跳接收节点，则丢弃所述信息包；否则，将路由跳数信息TTL-K信息减一，然后继续向周围节点广播。进一步地，所述根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量的方法包括以下步骤：步骤c1、节点统计分析单位区段时间内每个文件的访问次数，获得时间序列x1,x2,…,xn；步骤c2、如果节点文件访问次数大于阈值则计算节点计算文件访问次数对应的下个时间段内的访问值xt+T；步骤c3、如果节点预测访问值xt+T大于热点文件阈值Ψ，则进行步骤c4；否则跳至步骤c1；步骤c4、节点请求周围节点负载信息，跳至步骤c1。进一步地，所述服务器建立热点文件副本通过下列公式计算最佳副本建立节点，所述公式包括：如上式所示，μ1、μ2、μ3为三个用户可调参数，用于匹调节不同指标所占的运算比例，μ1、μ2、μ3满足且ts表示链路延迟，k表示链路路由跳数，表示节点利用率，上式应用于近距离节点的迁移选择策略；如上式所示，μ1、μ2、μ3为三个用户可调参数，用于匹调节不同指标所占的运算比例，μ1、μ2、μ3满足且ts表示链路延迟，k表示链路路由跳数，表示节点利用率，应用于远距离节点的迁移选择策略。进一步地，所述执行高负载区域负载均衡模块的方法包括下列步骤：步骤f11、高负载区中的中心节点向周围发送TTL-K消息，请求周围节点信息，其中K初始值设置为1；步骤f12、当节点接收到请求消息后，检查本节点的资源利用率是否超过高负载区阈值，如果节点负载超过了高负载区阈值，则把所述节点的负载迁移优先级列表转发给信息请求节点；否则不做处理；将路由跳数K减1，如果K小于1，则丢弃所述节点的负载迁移优先级列表，否则转发所述请求；步骤f13、将TTL-K中的K＝K+1，若K值大于之前的TTL-K中初始化K值，则终止本算法，否则跳转到步骤f12；步骤f14、高负载区中心节点接收到反馈消息后，建立负载中心节点迁移优先级列表，将优先迁移列表和节点当前的热点文件信息发送给二级服务器；步骤f15、二级服务器取出这些节点，向这些节点发送请求，获取这些节点的负载信息以及链路时延ts，使用公式9计算这些节点的迁移性能E，计算获得迁移性能E最好的n个节点，向这些节点备份分发高负载节点中的热点文件。进一步地，所述执行低负载区域负载均衡模块的方法包括下列步骤：步骤f21、取出链表中前N个节点，将这些节点信息发送个二级服务器；步骤f22、二级服务器向取出这些节点中的前n个节点，向这些节点发送请求，获取这些节点的负载信息以及链路延时ts，使用公式8计算这些节点的迁移性能W；步骤f23、选取计算结果中迁移性能W最好节点即W最小值，并读取下一个链表节点，计算所述节点的迁移性能W，如果新计算节点的迁移性能W劣于之前最优节点，即新计算节点迁移性能W大于之前最优节点，则执行步骤f24，否则，执行步骤f23；步骤f24、二级服务器向所述节点备份分发高负载节点中的热点文件，同时所述节点向高负载节点请求热点文件。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：本专利技术公开了一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，本专利技术对于负载迁移节点的选择具有很强的明确性，且对节点的性能兼顾非常全面，在实际运行中，有多个虚拟节点运行在同一个实际节点上的情况；提升了P2P网络在分发文件时的整体分发效率；降低了分发过程中整个系统高负载节点的比例；降低了文件分发时间轴中段的服务请求响应时间；同时能够使高负载节点的负载率在负载均衡下较无负载均衡有一个峰值下降。本专利技术运行在实际运行的文件分发系统之上，兼顾热点文件预测和节点区域负载划分，能够很好地实现实际系统网络的负载均衡,对P2P网络分发中、大规模文件时提供明显的增益，P2P网络高负载节点比例降低，提供更快的服务响应，减少了分发时间。附图说明图1是本专利技术流程图；图2是节点过载率对比图；图3是资源平均相应时间图；图4是高负载节点负载波动图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术进行详细说明。具体实施方式一一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤a、获取节点资源利用率；步骤b、判断节点资源利用率是否超过高负载区阈值，若是，执行步骤e，若否，执行步骤c；步骤c、根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量；步骤d、判断文件是否成为热点文件，若是，执行步骤e，若否，执行步骤a；步骤e、向周围节点广播获取周围节点负载信息步骤f、判断是否处在高负载区域，若是，执行高负载区域负载均衡模块，若否，执行低负载区域负载均衡模块；步骤g、服务器建立热点文件副本，进行步骤a。如图1所示，本专利技术将热点文件预测与节点所在区域划分结合起来，共同实现系统的负载均衡。本专利技术的热点文件预测使用的是三次指数平滑模型，通过节点接收到文件访问时间序列预测接下来的文件访问量，根据预测访问量判断文件是否会成为热点文件。当节点当前负载超过阈值或者会预测产生热点文件时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、获取节点资源利用率；步骤b、判断节点资源利用率是否超过高负载区阈值，若是，执行步骤e，若否，执行步骤c；步骤c、根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量；步骤d、判断文件是否成为热点文件，若是，执行步骤e，若否，执行步骤a；步骤e、向周围节点广播获取周围节点负载信息；步骤f、判断是否处在高负载区域，若是，执行高负载区域负载均衡模块，若否，执行低负载区域负载均衡模块；步骤g、服务器建立热点文件副本，进行步骤a。

【技术特征摘要】
1.一种基于预测和区域划分的P2P网络动态负载均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、获取节点资源利用率；步骤b、判断节点资源利用率是否超过高负载区阈值，若是，执行步骤e，若否，执行步骤c；步骤c、根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量；步骤d、判断文件是否成为热点文件，若是，执行步骤e，若否，执行步骤a；步骤e、向周围节点广播获取周围节点负载信息；步骤f、判断是否处在高负载区域，若是，执行高负载区域负载均衡模块，若否，执行低负载区域负载均衡模块；步骤g、服务器建立热点文件副本，进行步骤a。2.根据权利要求1所述一种基于预测和区域划分的P2网络动态负载均衡方法，其特征在于，当所述节点资源利用率超过高负载区阈值时，采用局部负载均衡信息收集方法，包括下列步骤：步骤b1、当节点根据预测模型预测到产生热点文件或者节点负载值高于高负载区阈值时，节点向周围节点分发广播信息，查询周围节点负载情况；步骤b2、当节点接收到周围负载请求信息后，立即读取自身系统的负载情况，如果节点利用率高于高负载区阈值，则跳转至步骤b3；如果节点利用率低于高负载区阈值，则将节点信息、路由跳数反馈给负载信息请求节点，并在传输信息包中包含一个本节点发送信息包的时间戳；步骤b3、如果所述接收节点为路由跳数的最后一跳接收节点，则丢弃所述信息包；否则，将路由跳数信息TTL-K信息减一，然后继续向周围节点广播。3.根据权利要求2所述一种基于预测和区域划分的P2网络动态负载均衡方法，其特征在于，所述根据节点当前文件访问情况预测接下来的访问量的方法包括以下步骤：步骤c1、节点统计分析单位区段时间内每个文件的访问次数，获得时间序列x1,x2,…,xn；步骤c2、如果节点文件访问次数大于阈值则计算节点计算文件访问次数对应的下个时间段内的访问值xt+T；步骤c3、如果节点预测访问值xt+T大于热点文件阈值Ψ，则进行步骤c4；否则跳至步骤c1；步骤c4、节点请求周围节点负载信息，跳至步骤c1。4.根据权利要求3所述一种基于预测和区域划分的P2网络动态负载均衡方法，其特征在于，所述服务器建立热点文件副本通过下列公式计算最佳副本建立节点，所述公式包括：如上式所示，μ1、μ2、μ3为三个用户可调参数，用于匹调节不同指标所占的运算比例，μ1、μ2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶麟，余翔湛，张宏莉，刘飞扬，赵俊达，刘立坤，顾旭，张元禛，葛蒙蒙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23