[发明专利]一种基于群落的结构化路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于群落的结构化路由方法，属于分布式技术在高动态互联网环境中 的应用。其中主要涉及的领域包括路由技术【1，2】、计算资源组织技术【3】、网格计 算【3】、多播技术【4】以及网络通信技术【5】等。

背景技术

互联网系统本身是一个高动态的计算环境。这里的动态性主要体现在网络波动、计算 资源消耗、用户访问量变化以及系统故障等等。互联网服务器【6】作为互联网应用的核 心计算资源充当着在动态环境中保持稳定计算的决定性作用。但随着计算技术以及网络通 信技术的提高，越来越多的计算设备成为了互联网计算重要角色。在这种情况下，互联网 服务器的中心角色就不再显著了。计算资源可以不仅仅来自于互联网服务器，也可以来自 于其他计算设备，如互联网客户端设备等。随着计算资源的大量增加，少数服务器提供资 源查询服务的难度越来越大。因此，在这样的计算环境中寻找计算资源就由传统的中心结 构【6，7】方式转换为非中心结构方式。路由技术【1，2】的本质就是寻找计算资源，为 形成高效计算系统建立基础。路由技术的优劣直接影响最终基于相关资源形成的分布式系 统质量。在面对非中心分布式系统时，对计算资源的寻找主要方法包括结构化【1】和非 结构化【2】两大类。二者在面对非中心的动态计算环境时，采取的观念和具体做法都不 相同；但是二者各有其适合的基本计算环境。本发明将二者恰当结合而形成一个新的路由 技术。

结构化路由技术的基本特征可以归纳如下。第一，在所有节点计算能力平均的前提下 进行路由。第二，在所有计算节点处于相对稳定环境下进行路由。第三，在所有计算节点 可以付出无关计算资源的条件下进行路由。第四，在高维护代价的环境中进行路由。第五， 保证公平性而忽略优势资源的路由技术。第六，重视计算资源而忽略智力资源的路由技术。 第七，结构化路由技术是一种强约束条件下的高效路由技术。第八，结构路由技术没有考 虑具体应用的特点。现就以上特征解释如下。

第一，在所有节点计算能力平均的前提下进行路由。在结构化路由技术当中，所有潜 在参与计算的节点都被看成计算能力相同的。在这样的前提下，结构化路由技术把所有可 能的资源通过纯粹的数学方法【1】映射成无含义可匹配的标识符，然后把计算资源的标 识符发布到唯一计算节点上。这个唯一性的实现是这样实现的：要求这个计算节点本身的 标识符与被发布计算资源的标识符在整个计算环境中达到最大匹配程度。由于相关数学方 法在进行映射当中没有考虑任何互联网计算环境的特征，相应的标识符完全是以平均的几 率分布在所有可能的计算节点上。最终形成的结果是通过结构化路由产生的分布式索引可 以不依赖任何中心计算节点，并且每个非中心环境中的节点拥有几乎相同数量的索引。然 而这样的结果并不符合互联网运行时自然规律。在真实的互联网上，不同的节点之间在互 联网上的行为和对互联网的贡献(如计算能力、数据或者服务、持续上网时间以及网络影 响力等等)都千差万别；这种差别并不是没有任何规律的【8】。单纯从资源索引这个角 度看，每个节点由于上述差别会在节点上拥有大小差别很大的数据资源；如果据此形成索 引，其相应索引量差距也很大。索引量大的节点是与其本身在互联网上的行为紧密相关的， 或者说是每个节点的自然属性。简言之，结构化路由技术打破了计算节点之间天然的差别， 并在此基础上构造出了绝对平均化的非中心索引机制。

第二，在所有计算节点处于相对稳定环境下进行路由。如上所述，每个计算节点都拥 有平均的索引量。而当其中任何一个节点失效时，相应索引就无法在路由技术中起作用， 相应计算资源也就无法访问。所以，实际上结构化路由有一个过分严格的前提，即计算环 境相对稳定。然而，这个要求在实际互联网计算环境中是不存在的，这大大影响了结构化 路由技术的效果。一个可能的解决办法是在发布索引标识符时目标节点不是唯一节点而是 多个最匹配的计算节点。但是个数确定和所有节点持续在系统中的时间有关，并不是一个 常量。另外一个方法是：当一个节点正常退出时，这个节点可以将自身保存的索引发布到 最匹配的节点上以避免索引丢失；但如果节点是非正常退出，则此备份措施就无效了。无 论哪种方式，都会对系统造成额外负担，有时这个负担会过大。