Peer-to-peer系統(tǒng)中用虛擬節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡
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摘要

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展與迅速普及使其成為現(xiàn)代社會傳承文明的重要手段，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大，連入網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、計(jì)算單元的數(shù)量和種類也越來越多。網(wǎng)絡(luò)本身也因“無處不在的計(jì)算”而蘊(yùn)含了大量的資源，如計(jì)算資源，信息資源等，這些信息資源在互聯(lián)網(wǎng)中存在著大量的復(fù)制和冗余。如何組織、定位和傳輸這些資源從而合理有效的利用它們?yōu)槿藗兲峁┬畔①Y源服務(wù)成為人們所關(guān)注的焦點(diǎn)問題。
伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算模型也相應(yīng)的從傳統(tǒng)的單機(jī)計(jì)算模型轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型，目前的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模型主要是C/S、B/S計(jì)算模型，這兩種計(jì)算模型在海量信息的組織、訪問等方面都不同程度存在著如單點(diǎn)服務(wù)瓶頸、無法抵抗Dos攻擊等問題。Peer-To-Peer（P2P）計(jì)算模型正是在此情況下為了解決海量計(jì)算單元及其信息資源的合理利用問題而提出的分布式計(jì)算模型。在P2P計(jì)算模型中系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)是對等的，各節(jié)點(diǎn)具有相同的責(zé)任，系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)互相協(xié)同來共同完成計(jì)算任務(wù)。
為了確保P2P系統(tǒng)的高性能, 那我們就必須研究P2P系統(tǒng)負(fù)載均衡，通過合適的利用一切可以獲得資源以及對于內(nèi)容的有效控制來達(dá)到。我們追求在所有的節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)公正的負(fù)載分布。公正的負(fù)載分布暗示著我們確保負(fù)載均衡，而必須把不同種的對等點(diǎn)的資源異構(gòu)性也考慮進(jìn)去。
在我們的模型中，我們使用了“虛擬節(jié)點(diǎn)”，也可以稱之為“虛擬服務(wù)器”這一概念來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的。一個(gè)虛擬服務(wù)器看上去就像一個(gè)在分布式Hash表下的單個(gè)Peer點(diǎn)，但每個(gè)物理節(jié)點(diǎn)可以負(fù)責(zé)多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，即多個(gè)虛擬服務(wù)器。例如在Chord中，每個(gè)虛擬服務(wù)器負(fù)責(zé)一個(gè)ID空間的鄰接區(qū)域。但一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通過多個(gè)虛擬服務(wù)器而擁有環(huán)上的非鄰接部分。把一個(gè)負(fù)載分成虛擬服務(wù)器的主要好處在于我們可以把一個(gè)虛擬服務(wù)器從系統(tǒng)中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)搬到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上去。這個(gè)操作看上去是在分布式Hash表算法下的一次Leave操作，后又接著是一個(gè)Join操作，所以能被所有的DHT分布式哈希所支持。相反，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)虛擬服務(wù)器的話，它只能把負(fù)載轉(zhuǎn)移到與它是鄰居的節(jié)點(diǎn)上去（例如，在Chord中它的后繼節(jié)點(diǎn)或者前驅(qū)節(jié)點(diǎn)）。即使把負(fù)載分割成虛擬服務(wù)器會增加查找路徑的長度，我們相信這個(gè)可以把負(fù)載從任一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)的靈活性對于在DHT的任何負(fù)載均衡方案都是相當(dāng)重要的。在我們的方案中，我們就需要依靠虛擬服務(wù)器的轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載的均衡。
即使很多應(yīng)用已經(jīng)在一些基于DHT分布式哈希的P2P系統(tǒng)中所提到過，但哪種應(yīng)用將最終將流行以及在解決傳統(tǒng)工作負(fù)載的問題上很少被提到。由于很難完整地提出負(fù)載平衡的問題，我們做一些簡化了地假設(shè)，并能夠在實(shí)踐中可行地。首先，我們不專門限制于某一種特殊類型的資源（存儲，帶寬或者CPU），我們假設(shè)只存在一種存在瓶頸的資源需要優(yōu)化，第二，我們只考慮一種方案來達(dá)到負(fù)載平衡，通過從重負(fù)載節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移虛擬服務(wù)器到輕負(fù)載的節(jié)點(diǎn)上去。這樣的方案很適合于在分布式文件系統(tǒng)、帶有Web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)以及提供動(dòng)態(tài)HTML內(nèi)容或進(jìn)行分布式加入操作地地方進(jìn)行平衡負(fù)載【6】。第三，我們假設(shè)在一個(gè)虛擬服務(wù)器上的負(fù)載是穩(wěn)定的（如同在分布式加入操作中），隨著時(shí)間的遷移是不會改變的。有了以上三個(gè)假設(shè)之后，我們可以繼續(xù)做以下的工作了。
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