[发明专利]一种基于网络定位的负载均衡算法

说明书

技术领域

本发明属于计算机对等网络计算领域，具体涉及结构化P2P网络中一种基 于网络定位的负载均衡方法。

背景技术

信息时代，技术发展日新月异。计算机网络技术也取得了飞速的进步，其 中新兴的对等网络(P2P，Peer to Peer)技术便是技术创新的产物。P2P网络的发 展，从最初的共享音乐信息的Napster，到“被人称奇的软件产品”的文件共享软 件Gnutella，再到现在的基于分布式哈希表(DHT，Distributed Hash Table)的 Chord、Pastry、CAN等等，其可扩展性和稳定性不断地提高。

结构化P2P网络是一种资源位置与网络拓扑结构紧密相关的对等网络。这 类网络的主要思想是在IP网络的基础上建立一个覆盖(overlay)网络。目前的结 构化P2P大都基于分布式哈希表(DHT)。DHT查询的中心思想是把节点的路由 信息分布到各个节点上去。当查询某个资源时，节点把要查询的请求发送到网 络中与所要查询的节点位置较为接近的节点。然后该节点再把请求发送下去， 直到找到该文件所处的位置。因为每次都是向与所寻找的节点的位置比较接近 的节点发送的请求，所以能够保证在有限的节点转发后，找到所需节点的位置。

当前，在P2P网络环境下的分布实时数据交换的一个核心问题是负载均衡。 因为P2P网络当中的视频和音频流量越来越大，当对这些数据的处理集中在一 个较小的局域网时，会造成负载过重，从而使系统性能下降，甚至崩溃。处理 这些问题的主要方法是分布式系统中资源管理和任务调度。传统C/S、B/S模式 下的均衡方法，如基于任务优先图、基于任务相互关系的静态负载均衡方法， 以及基于扩散、梯度以及维交换的动态负载均衡方法得到了广泛的研究。在实 现上，这些研究大都考虑了负载分配的单一参数制约因素，与实际应用中系统 软硬件环境有很大的差异。另外，这些方法大都没有考虑到节点之间的物理位 置关系，不能在物理位置相近的节点之间进行负载转移，从而减少系统开销。

近年出现了一些方法，如k-nary树等，其考虑到了节点之间物理位置关系， 在物理位置相近的节点之间进行负载转移。但是，这些方法是在原有DHT结构 的基础上增加了一层，使整个系统的复杂度增加，容错能力下降。

还有方法利用TTL来获取节点之间的物理位置信息。研究表明用这种方法 所获得的位置信息是不准确的。现在已经很少有方法采用这种方法来计算物理 位置信息，而网络定位技术得到了广泛的使用。

发明内容

本发明针对现有负载均衡方法存在的问题，结合结构化P2P系统领域的研 究工作，提出了基于网络定位的负载均衡方法。它将节点的处理能力和节点的 物理位置关系协同考虑，实现任务调度和负载均衡。

基于网络定位的负载均衡方法由以下步骤构成：

(1)指定一组参考节点，也称作路标节点，记做m个。在一个基于DHT的 结构化网络中，路标节点可以从本结构化网络中选择，也可以在因特网中任意 选择。

(2)计算DHT网络中每个节点到这组路标节点的距离，从而得到每个节点的 网络坐标。把节点的网络坐标映射到m维的笛卡儿空间上，这个笛卡儿空间就 叫路标空间。

(3)把m维坐标空间映射到一维坐标空间并保存坐标的相近性，从而，每一 个DHT中的节点的网络坐标都对应一个坐标数，该坐标数作为节点的ID。例如， 可以利用现有的希尔伯特曲线原理，把多维坐标空间映射到一维坐标空间并保 持坐标的相近性。

(4)当网络中某个节点的负载较轻时，以该节点为中心将坐标相近的节点构 成一个星型结构。

(5)在这个物理位置相近的星型结构区域，将负载重的节点的任务转移到负 载轻的节点上。

与已有的技术相比，本发明的特点是：将节点的处理能力和物理位置关系 协同考虑，使负载在物理位置相近的节点间进行转移，实现任务调度和负载均 衡，减少带宽消耗和降低延迟。

附图说明

图1：传统负载转移系统结构图。

图2：结构化P2P系统中基于网络定位的负载均衡方法图。

具体实施过程

在本方法的实施过程中，涉及到以下基本概念。

虚拟服务器