一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡方法，包括：所述叠加网络中的节点包括一节点标识和至少一个分割标识，所述节点标识唯一标识一个节点；所述叠加网络中的全部分割标识将哈希表空间分为若干个哈希表区间，每个分割标识与一个哈希表区间关联；数据资源存储在其对应的哈希表区间关联的分割标识所属的节点上。本发明专利技术还提供了一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡系统。本发明专利技术所述方法和系统，使用分割标识来分割哈希表区间，与节点标识独立，从而均衡了网络中各节点的负载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单跳分布式哈希表叠加网络，尤其涉及一种单跳分布式哈希表叠加网 络的负载均衡方法和系统。
技术介绍
分布式哈希表网络(DHT网络)近年来逐渐成为P2P (peer to peer,点对点)叠加 网络的主流组织形式，它主要是采用分布式哈希表技术来组织P2P叠加网络中的节点。网 络中的所有节点共同维护完整巨大的哈希表。哈希表被分割成多个块，每个节点被分配给 一个属于自己的哈希块，并成为这个哈希块的管理者。通过加密哈希函数，一个对象的名字 或关键词被映射为1 位或160位的哈希值。该哈希值必定位于某一哈希块内，而该哈希 块的管理节点则负责存储这个对象数据。系统可以根据不同的规则为节点分配属于自己的 哈希块，一种典型的形式为网络中每个节点都有一个唯一的标识，称为节点标识(ID)，与 对象哈希值在同一哈希空间内，而每个节点所负责管理的哈希块即为其前向节点ID与其 自身节点ID之间的部分。例如，有一节点的节点ID为15，而其前向节点ID为10，则该节 点负责管理的哈希块即为(10，15]。DHT类结构能够自适应节点的动态加入/退出，有着良 好的可扩展性、鲁棒性、节点ID分配的均勻性和自组织能力。DHT网络中，每个节点均维护到其他节点的路由信息，以便将网络中的所有节点联 系起来。而这些路由连接通常采取结构化的方式，因此常将DHT网络称为结构化P2P网络。 DHT网络根据路由表构造的不同可以分为multi-hop (多跳)DHT网络和one-hop (单跳) DHT网络。所述multi-hop DHT网络，是指DHT网络中的每个节点仅维护到部分节点的连接 信息，这样从网络中的某一节点发起的路由消息，可能会经过多个节点转发才能到达目的 节点处，经典的 multi-hop DHT 网络有 Tapestry、Pastry、Chord 和 CAN 等。所述 one-hop DHT网络，是指DHT网络中的每个节点维护到其他所有节点的路由信息，这样从网络中的任 一节点发起的路由消息，均可经一跳直接达到目的节点处。以下说明单跳分布式哈希表叠加网络(one-hop DHT网络)的实现方法。图1 为one-hop DHT网络的拓扑结构图，与Chord等经典DHT网络相同，网络中节点按照一定 的方式分配一个唯一节点ID(Node ID)，数据资源通过哈希运算产生一个唯一的资源标识 (Object ID)，且该资源将存储在节点ID与资源标识相等或者相近的节点上。如图1中，由 于14为离10最近的后向标识，资源标识为10的资源对象将保存在节点N14上。one-hop DHT网络的特点在于节点路由表的构造形式。如图1中节点附4，从其路由表中我们可以看 到所述节点与网络中其他所有节点均保持连接关系。在资源查找时，节点可根据资源保存 规则从路由表中直接定位至保存该资源的节点。如节点N14需要发起对资源K54的查询， 通过其路由表，节点N14可知M处于(51，56]的哈希块内，而负责管理该哈希块的节点即 为节点N56，因此，节点N14直接向节点N56发送资源查找请求。单跳分布式哈希表叠加网络中，每个节点根据其所负责的哈希空间来存储数据资 源。由于哈希函数的特性，网络中的各数据资源通过哈希运算产生的资源标识近似在整个哈希空间上分布均勻，则各个节点负责的哈希空间大小若不相同，必然会造成节点之间存 储数据资源数量的不同。如图2所示，假设哈希空间为0-63，12个数据资源的资源标识在 哈希空间内均勻分布，而四个节点负责的哈希块分别为(49，1]、(1,9], (9,28], (28,49] 0 可以看出，数据资源在各节点的存储情况为节点A负责存储数据资源K50、K55、K60 ；节点 B负责存储数据资源Κ5 ；节点C负责存储数据资源Κ10、Κ15、Κ20、Κ25 ；节点D负责存储数 据资源Κ30、Κ35、Κ40、Κ45。这样，四个节点中存储的数据资源个数分别为3个、1个、4个、 4个。由此可看出其负载的不均衡性。事实上，按照分布式哈希表的数据存储规则会造成 0(log N)的不平衡因子，即系统中某些节点负责存储的数据可能比其他节点多0(log N) 倍，其中N是系统中总节点数。此外，组成网络的节点可能存在异构性，即各节点在接入方 式、存储空间、计算能力、用户行为等方面都存在差异。节点之间能力的差别将导致节点负 载不均衡问题更加严重，会出现部分节点负载超过处理能力，而部分节点负载远远低于处 理能力的负载严重不均衡现象。正是由于单跳分布式哈希表叠加网络中存在的负载不均衡 现象，因此需要提供一种负载均衡方法来保证网络中各节点之间负载的均衡。
技术实现思路
本专利技术要提供一种单跳分布式哈希叠加网络中的负载均衡方法和系统，该方法均 衡网络中各节点的负载，而且并没有引入额外的路由维护开销。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡方 法，包括所述叠加网络中的节点包括一节点标识和至少一个分割标识，所述节点标识唯一 标识一个节点；所述叠加网络中的全部分割标识将哈希表空间分为若干个哈希表区间，每个分割 标识与一个哈希表区间关联；数据资源存储在其对应的哈希表区间关联的分割标识所属的节点上。进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述数据资源存储在其对应的哈希表区 间关联的分割标识所属的节点上是指，所述数据资源存储在其资源标识所在的哈希表区间 关联的分割标识所属的节点上。进一步地，上述方法还可具有以下特点，每个分割标识关联的哈希表区间为其前 向分割标识至该分割标识自身组成的一哈希表区间，该哈希表区间包括该分割标识自身， 所述前向分割标识是指在所有分割标识中，最接近该分割标识且小于该分割标识的分割标 识。进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述节点加入叠加网络时，包括节点产生节点标识，根据节点标识的大小定位到其准入节点，从准入节点获取其 路由表；节点产生分割标识，从自己所产生的每个分割标识的后向分割标识所属节点处获 得节点所应负责的数据资源并进行数据备份；其中，一个分割标识的后向分割标识是指在 所有分割标识中，最接近该分割标识且大于该分割标识，且与该分割标识属于不同节点的 分割标识；节点向其他节点广播节点加入事件消息，该消息中携带节点标识，节点包括的分割标识和节点地址信息；其他节点根据该广播更新路由表。进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述分割标识按照如下方式之一产生节点根据本身的性能确定待产生的分割标识的个数N，在分割标识空间内随机产 生N个新的分割标识，产生的分割标识应保证不与叠加网络中现有分割标识相冲突；或者，节点根据本身的性能确定待产生的分割标识的个数N，将分割标识空间等分 为N份，并分别在N份空间内各产生一个分割标识，产生的分割标识应保证不与叠加网络中 现有分割标识相冲突。进一步地，上述方法还可具有以下特点，节点退出所述叠加网络时，将自己负责存 储的数据资源搬移至数据资源对应的哈希表区间关联的分割标识的后向分割标识所属节 点处，其中，一个分割标识的后向分割标识是指在所有分割标识中，最接近该分割标识且大 于该分割标识，且与该分割标识属于不同节点的分割标识；当节点负责存储的所有数据资源搬移完毕后，该节点向其他节点广播节点退出事 件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡方法，其特征在于，包括：　　所述叠加网络中的节点包括一节点标识和至少一个分割标识，所述节点标识唯一标识一个节点；　　所述叠加网络中的全部分割标识将哈希表空间分为若干个哈希表区间，每个分割标识与一个哈希表区间关联；　　数据资源存储在其对应的哈希表区间关联的分割标识所属的节点上。

【技术特征摘要】
1.一种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡方法，其特征在于，包括所述叠加网络中的节点包括一节点标识和至少一个分割标识，所述节点标识唯一标识 一个节点；所述叠加网络中的全部分割标识将哈希表空间分为若干个哈希表区间，每个分割标识 与一个哈希表区间关联；数据资源存储在其对应的哈希表区间关联的分割标识所属的节点上。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据资源存储在其对应的哈希表区间 关联的分割标识所属的节点上是指，所述数据资源存储在其资源标识所在的哈希表区间关 联的分割标识所属的节点上。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个分割标识关联的哈希表区间为其前向 分割标识至该分割标识自身组成的一哈希表区间，该哈希表区间包括该分割标识自身，所 述前向分割标识是指在所有分割标识中，最接近该分割标识且小于该分割标识的分割标 识。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点加入叠加网络时，包括节点产生节点标识，根据节点标识的大小定位到其准入节点，从准入节点获取其路由表；节点产生分割标识，从自己所产生的每个分割标识的后向分割标识所属节点处获得节 点所应负责的数据资源并进行数据备份；其中，一个分割标识的后向分割标识是指在所有 分割标识中，最接近该分割标识且大于该分割标识，且与该分割标识属于不同节点的分割 标识；节点向其他节点广播节点加入事件消息，该消息中携带节点标识，节点包括的分割标 识和节点地址信息；其他节点根据该广播更新路由表。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分割标识按照如下方式之一产生 节点根据本身的性能确定待产生的分割标识的个数N，在分割标识空间内随机产生N个新的分割标识，产生的分割标识应保证不与叠加网络中现有分割标识相冲突；或者，节点根据本身的性能确定待产生的分割标识的个数N，将分割标识空间等分为N 份，并分别在N份空间内各产生一个分割标识，产生的分割标识应保证不与叠加网络中现 有分割标识相冲突。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，节点退出所述叠加网络时，将自己负责存储的数据资源搬移至数据资源对应的哈希表 区间关联的分割标识的后向分割标识所属节点处，其中，一个分割标识的后向分割标识是 指在所有分割标识中，最接近该分割标识且大于该分割标识，且与该分割标识属于不同节 点的分割标识；当节点负责存储的所有数据资源搬移完毕后，该节点向其他节点广播节点退出事件。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点维护一数据查询路由表和一维护路由表，所述数据查询路由表中保存叠加网 络中各节点的节点标识及其包括的分割标识，所述维护路由表保存叠加网络中各节点的节 点标识和地址信息；所述节点查询数据资源时，根据数据资源的资源标识确定其所在的哈希表区间，根据该哈希表区间关联的分割标识，从所述数据查询路由表中获取该分割标识所属节点的节点 标识，从所述维护路由表获取该分割标识所属节点的地址信息，从该分割标识所属节点获 取数据资源。8.—种单跳分布式哈希表叠加网络的负载均衡系统，包括若干个节点，其特征在于所述节点，用于维护一节点标识和至少一个分割标识，所述节点标识唯一标识该节点；还用于使用该节点包括的分割标识与所述叠加网络中的其他所有节点包括的分割标识将 哈希表空间分为若干个哈...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学川，汪军，郝振武，张小欢，陈志峰，胡永生，彭永林，马苏安，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]