基于p2p的自治缓存系统的研究

基于p2p的自治缓存系统的研究

1基于p2p的内容传统网络架构随着网络访问的普及和个人计算机性能的不断提高，用户对网络服务质量的要求得到了提高。用户希望通过web浏览器从web服务器获取网站，并在网络上创建网站。内容分布在网络上。滤液是基于现有互联网的专业应用平台。它包括分布在网络边缘的应用服务器组。通过智能应用程序层的内容路径，用户可以进行附近访问，从而为网站提供高效、稳定、安全的内容和应用分布服务。p2p网络充分利用不同地理位置上分布在互联网上的计算机休闲资源，并采用分布计算方法为网络用户提供各种服务。p2p网络没有集中的服务器。网络上的每个节点（peer）不仅可以接受另一个节点的服务，还可以服务器作为其他节点提供服务。基于p2p的内容分发网络系统是结合了氰和p2p两个最佳混合系统的系统。该系统通过p2p技术有效降低了用户对代理服务器的访问压力，显著降低了系统的待机性，降低了整体成本，显著提高了整体客户对资源的访问速度。文中基于这两种方法相结合建立了基于P2P的内容分发网络的自治缓存系统的体系结构,并在此结构中建立新的智能缓存替换算法.2基于p2p的内容分发网络的结构2.1自治系统的构成为了简化研究中的细节,先做一些假设和定义,这些假设不影响整个网络的构建:(1)资源共享内容的概念是基于由源服务器所提供的内容,因此不涉及客户自身的共享资源的讨论.(2)如果系统内不存在用户需路由的节点或搜索的资源,很容易在一个给定的时限阈值处返回失败信息.因此均假定系统内一定存在需路由的节点或需搜索的资源.定义1系统中由用户节点(Peer)所组成的区域统称为自治系统(AutonomyArea).定义2自治系统由自治区域所组成的不同的层次构成,其网络拓扑结构呈现树形结构.定义3replica表示在P2P缓存自治区域中拥有该文件的数目.没有则为0.2.2材料和实验资源基于P2P的内容分发网络体系结构,是建立一种P2P和CDN相结合的体系结构模型.在这种新的模型中既要体现出CDN模式中资源的集中管理;访问的客户/服务器模式;代理服务器的工作原理等具体特征,也要突出和利用P2P模式中开放的资源共享;数据访问的对等性等特点.图1描述的网络逻辑结构图表示的是CDN源服务器、诸多代理服务器和P2P网络.整个网络的逻辑结构由三个层次组成.第一个层次是CDN的源服务器层,它处在整个体系结构的最顶层,它是由提供内容的源服务器所组成.这些由网站的内容供应商提供的服务器组成了CDN的源服务器层.第二个层次由分布在各个区域的代理服务器组成,采用这种结构的理由是充分利用原有的C/S网络架构下存在于各地的网络代理服务器.这些具有缓存作用的服务器接收来自上层源服务器的内容,并对下层用户节点提供访问响应.代理服务器层在整个结构中起着承上启下的作用.第三个层次是用户机所构建而成的P2P网络系统.每一个自治系统是基于多个大小不等的地区中用户机采用P2P模式所构建而成.3模式4:平台上的代理存储替换算法的工作过程可以分为两个阶段:第一个阶段是按照一个或者多个关键值(key)对缓存中的对象进行排序;第二个阶段是从排好序的列表头(尾)替换掉一个或者多个对象直到满足某个预先定义的规则,这个规则通常是缓存存储区有足够的空间可以容纳要放入的新对象,实际上代理缓存的替换策略也是在这个规则不满足的条件下开始工作的.为了保证代理缓存服务器的性能,缓存对象的替换应该放在后台执行.下面给出了基于P2P的内容分发网络自治缓存系统智能缓存替换方法和双关键字缓存替换算法.(1)检查联动回收点o①普通节点请求Web文件O,查询本地缓存是否包含文件O的副本而且没有过期?是则直接拷贝返回用户转⑦,否则转②.②请求节点将O的过期副本删除,向超级节点提交请求下载文件O申请,由超级节点响应并返回查询结果.超级节点若返回文件O的副本在自治缓存系统则将参数保留在请求节点并转③;若返回文件O的副本不存在则转④.③请求节点根据返回参数与自治缓存系统中缓存文件O的节点建立P2P连接下载文件.下载完成后转⑤.④请求节点与CDN代理服务器建立连接,下载文件O.下载完成后转⑤.⑤请求节点检查缓存剩余空间是否足够存放O的副本?是则把O的副本压入缓存转⑦;否则转⑥.⑥执行双关键字缓存替换算法,转⑦.⑦请求节点修改本地缓存文件信息变更,并将信息变更内容上传至超级节点.结束.(2)文件存储高或等于文件o的同文件或等于文件o的同文件或等于文件o的模式.①Web文件O的网络文件价值是否为0是则不进行缓存替换转⑤,否则转②.②查询本地普通节点的缓存空间,所有已缓存文件中的网络缓存价值小于或等于文件O缓存价值的那些文件总的存储空间是否大于或等于文件O的文件大小?是则转③,否则不进行缓存替换转⑤.③以文件缓存价值为第一关键字,以文件访问价值key为第二关键字,从低到高对本地已缓存文件排序.转④.④按缓存文件排序后的结果,优先替换排序前面的文件,直至缓存空间足够存放文件O的副本.转⑤.⑤结束.4系统环境设计本实验使用的是IBM台式机,具体配置:CPUPentium(R)4主频2.66GHz;内存512MB;硬盘80GMB.软件环境均采用:WindowsXP操作系统;网络仿真软件OPNETModeler10.在OPNETModeler中,建立的网络自治系统由一个超级节点和8个普通节点构成,如图2所示.4.1文件存储时的被替换文件先来先进入缓存,并不进行缓存替换.关键字2:SIZE以文件大小为关键字,文件存储空间越大,越容易被替换,反之越不容易被替换.关键字3:LRU以文件最后一次访问后流逝时间为关键字,文件最后一次访问距离当前时间越长越容易被替换,反之越不容易被替换.关键字4:LFU以单位时间内,文件被访问次数为关键字,文件单位时间内被访问次数越少越容易被替换,反之越不容易被替换.关键字5:1/n^replica以文件在合作式缓存系统中保留的副本数目为关键字,文件副本数目越多越容易被替换,反之越不容易被替换.其中n表示普通节点的数目,replica表示文件副本数目.下同.关键字6:SIZE*LRU结合关键字2和关键字3,同时考虑到文件存储空间和最后一次访问后流逝时间.关键字7:SIZE*LFU结合关键字2和关键字4,同时考虑到文件存储空间和单位时间内被访问次数.关键字8:SIZE/n^replica结合关键字2和关键字5,同时考虑到文件存储空间和文件副本数目.关键字9:LFU*LRU结合关键字3和关键字4,同时考虑到文件最后一次访问后流逝时间和单位时间内被访问次数.关键字10:SIZE*LRU/n^replica结合关键字6和关键字5,同时考虑到文件最后一次访问后流逝时间,单位时间内被访问次数和文件副本数目.关键字11:SIZE*LFU/n^replica结合关键字7和关键字5,同时考虑到文件存储空间,单位时间内被访问次数和文件副本数目.关键字12:SIZE*LRU*LFU/n^replica结合关键字2,关键字3,关键字4和关键字5,同时考虑到文件存储空间,文件最后一次访问后流逝时间,单位时间内被访问次数和文件副本数目.4.2多使用替换算法关键时间图3中给出了基于12种网络文件访问价值关键字做缓存替换算法性能的比较.可以看到总的来说以关键字2、关键字7、关键字10、关键