基于网格服务的动态多点文件下载系统研究

基于网格服务的动态多点文件下载系统研究赵志崑，中国科学院研究生院信息学院2004.10介绍FTP和HTTP下载方式的缺点：大量客户端连结有限的服务器；受服务器计算能力和网络带宽的限制。解决的方法：更新硬件：提高服务器处理能力和网络带宽；改进下载模型：采用P2P模型。模型分析将文件下载模型分为以下四类图1单点单线程(Singlepointsinglethread)服务器客户端客户端客户端客户端客户端图2单点多线程(Singlepointmulti-thread)服务器客户端客户端客户端客户端客户端图3静态多点(Staticmulti-point)服务器客户端客户端客户端客户端客户端服务器服务器图4动态多点(Dynamicmulti-point)服务器客户端客户端客户端客户端客户端单点单线程模型当客户端数量多时，每个客户端的下载速度与客户端数量成反比。图1单点单线程(Singlepointsinglethread)服务器客户端客户端客户端客户端客户端服务器的处理速度为H服务器的网络上行速度为S客户端的网络上行速度为U下行速度为D客户端的数量为N单点多线程模型当客户端数量多时，每个客户端的下载速度与客户端数量成反比。图2单点多线程(Singlepointmulti-thread)服务器客户端客户端客户端客户端客户端服务器的处理速度为H服务器的网络上行速度为S客户端的网络上行速度为U，下行速度为D客户端的数量为N服务器上线程总数为T分配给某个客户端的线程数量为t静态多点模型当客户端数量多时，每个客户端的下载速度与客户端数量成反比。图3静态多点(Staticmulti-point)服务器客户端客户端客户端客户端客户端服务器服务器服务器的处理速度为H服务器的网络上行速度为S客户端的网络上行速度为U下行速度为D客户端的数量为N动态多点模型当客户端数量多时，每个客户端的下载速度趋近于客户端的下行速度或上行速度。图4动态多点(Dynamicmulti-point)服务器客户端客户端客户端客户端客户端服务器的处理速度为H服务器的网络上行速度为S客户端的网络上行速度为U下行速度为D客户端的数量为N模型对比前三种模型的平均下载速度随客户端数量的增长而趋近于0。动态多点模型的平均下载速度不会随客户端数量的增长而趋近于0，而是趋近于客户端的上行速度。单点单线程单点多线程静态多点动态多点服务器的处理速度为H服务器的网络上行速度为S客户端的网络上行速度为U下行速度为D客户端的数量为N实现方式动态多点模型的要求：主服务器上必须维护一个正在下载的客户端列表；客户端既要能够下载还要能够作为服务器提供上载。实现方式：插件：不易开发，而且在可靠性、安全性和通用性方面都存在问题。

网格服务：既能够创建多个服务实例，每个服务实例又能够为多个客户端提供连续的服务。在可靠性、安全性和通用性方面比插件和独立程序要好得多。系统实现图5基于网格服务的动态多点文件下载系统(Gridservicebaseddynamicmulti-pointfiledownloadsystem)DownloadServiceFactoryInstance1File1ClientListClient1Client2……Client1Client2……Instance2File2ClientListClient……Client……服务器端下载同一个文件的客户端共享一个服务实例。

服务实例维护一个客户端列表，记录所有客户端的信息。客户端每隔一段时间T会将自己的信息发送到服务实例，服务实例立即更新列表，并将最新的列表信息返回给客户端。

列表信息中包括客户端的IP地址、提供下载的端口、下载完成度和上行带宽利用率，按照上行带宽的利用率由低到高排列。服务实例的生存周期也是靠客户端维持的，客户端在发送自身信息的同时，会要求服务实例的生存周期延长T+D，以保证维持到下一次信息发送。上行带宽利用率为R时间段长度为T最近一个时间段内上载字节数为B最大上行速度为M客户端从服务实例获得文件信息和分块信息

创建N个线程并发下载。每个线程按顺序选择一个未下载的分块，根据从服务器得到的客户端列表，选择一个上行带宽利用率低而且下载完成度刚好包含该块的客户端。

如无法下载，重新选择一个客户端。如果找不到能够提供下载的客户端，则从主服务器下载。

提高客户端上行带宽要提高整个系统的平均下载速度，需要提高客户端的上行带宽。为了鼓励客户端提高上行带宽，需要一定的下载服务策略。当有多个下载方同时请求数据时，服务方优先选择为上行带宽高的下载方服务。总结这个系统在Win2000操作系统下，采用GlobusTools3.0网格开发环境实现。优点：解决了服务器网络带宽和处理能力的限制问题。采用网格服务来实现，具有网格服务的易实现、可靠性、安全性和