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重叠型P2P网络中的查询负载均衡策略研究 王 珏 (华东交通大学软件学院，江西南昌 33013) 摘　要: 重叠型P2P网络是由超级结点Chord网络和普通结点网络叠加而成的混合型网络。在重叠型P2P网络中的查询易导致超级结点的负载不均衡。本文提出一种资源发布和查询过程中的负载均衡策略，通过将超级结点的资源信息组织为B+树，利用B+树的均衡性来实现超级结点的负载均衡。实验结果表明：在网络中资源发布数和查询数较多的情况下，该方法能够在相对不降低有哪些信誉好的足球投注网站性能的前提下，有效地解决重叠型P2P网络中超级结点负载不均衡的问题。 关键词：重叠型P2P网络;超级结点;负载均衡;负载转移 中图分类号: TP393 文献标识码: A 1 　引言 目前，基于分布式哈希表(Distributed Hash Table, DHT)的结构化P2P网络已成为P2P技术已成为P2P应用的主流。在结构化P2P 网络中，所有的结点不论其能力如何，在资源查询和访问中都承担相同的角色：各结点通过承载一定的键值空间来分担网络负载。理想情况下，各结点负载均匀分布，系统具有良好的负载均衡并能发挥最优性能。然而，已有研究表明：（1）P2P网络中节点的计算能力(包括存储空间、带宽及CPU 性能等)具有很大差异性[1]；（2）结点的稳定性也存在很大差异，在P2P 网络中节点可随时、任意地加入或离开网络[2]。随着P2P 网络规模的增长，弱节点（指计算能力差，或动态变化剧烈，或计算能力差且动态变化剧烈的节点）严重地制约了P2P网络的性能[3]。 为了解决结构化P2P网络的上述问题，多种不同的P2P网络结构被提出，其中广泛应用的是重叠型P2P网络。本文研究基于一种基于超级结点(Super-Peer, SP)的重叠型P2P网络，该网络能够充分利用网络异构性使有能力的结点(称为超级结点)承担较多负载。相比结构化P2P 系统，该重叠型P2P 网络既具有集中式查询的效率，同时分布式查询方法也使其具备自治性和对动态环境的适应性，提高了P2P 网络性能[4]。 但是，重叠型P2P网络中，由于超级结点DHT使用的哈希函数或者查询关键字请求量（热度）不相同等原因，导致超级结点的负载分布不均衡。本文通过分析重叠型P2P网络中超级结点查询索引的分布情况，参考B+树中结点键值分布策略和相关算法，提出一种查询中超级结点负载均衡的策略，使得负载在查询过程中根据查询索引请求量动态平衡。并通过模拟实验分析了查询过程中超级结点负载情况和对查询算法效率的影响。 2　重叠型P2P网络概述 2.1 重叠型P2P网络组织结构 重叠型P2P网络是由超级结点Chord网络和普通结点网络叠加而成的混合型网络，由上下两层网络重叠而成：上层网络由超级结点按照DHT协议组成，在大多数重叠型P2P网络中，该层按照Chord标准组织[5]；某些重叠型P2P网络中，超级结点按照完全图的结构进行组织。 下层网络由普通结点组成。下层网络中的多个普通结点与上层网络中的一个超级结点连接，构成一个自治域。普通结点与超级结点的连接方式多以星型为主，相互之间不相交；或者与同一个超级结点相连的普通结点相互连接，但与其他普通结点保持独立；在本文中提到的重叠型P2P网络如图1所示，普通结点不仅与超级结点相连，自身按照结构化P2P网络（图中为Chord标准）结构组织在一起，能够在上层网络失效的情况下保证普通结点继续工作，也有益于结点资源的动态调整。 图1 重叠型P2P网络组织结构 2.2 重叠型P2P网络资源查询策略 每个普通结点CP保存其拥有的资源索引ResIndex，资源索引由结点的IP，资源ID、文件名等信息组成。而连接多个普通结点的超级结点上的拥有一张资源索引列表ResIndexList = { ResIndex1, ResIndex2, … , ResIndexn }，该列表记录了与其连接的普通结点的资源索引。普通结点发布和查询资源须通过超级结点。 重叠型P2P网络中资源查询的过程如下： 普通结点CP1向其连接的超级结点SP1发送查询消息Q，包括自身的结点IP、资源ID等内容； 若SP1失效，则CP1将查询转发给自己的直接后继结点CPm，CPm将Q提交给自己连接的超级结点； 超级结点SP1 接收到普通结点CP1 发的查询消息Q后，依据资源ID等信息在列表ResIndexList中查找，若发现匹配资源，则将包含该资源的普通结点CPn的资源索引ResIndexn的回复消息发送给CP1； 若没有匹配资源，SP1根据Chord 协议的查询算法，在上层网络中找到超级结点SPx，转发Q 到超级结点SPx ; SPx处理请求Q，若匹配资源成功，则向CP1发送回复消息； 若SPx匹配失败，则将Q转发给自己的直接后继超级结点继续处理。 重叠型P2P