對(duì)等計(jì)算系統(tǒng)中的高維搜索與一致性保持.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，對(duì)等計(jì)算(PeertoPeercomputing，簡(jiǎn)稱P2P)技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有對(duì)等的功能與責(zé)任，節(jié)點(diǎn)之間的通信是直接對(duì)等的。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以自由地加入和離開該系統(tǒng)，是大規(guī)模分布式的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這類系統(tǒng)在可擴(kuò)展性、魯棒性、信息可用性、系統(tǒng)資源利用率等方面具有許多潛在優(yōu)勢(shì)，迅速成為計(jì)算機(jī)研究界和工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。 文件的共享與搜索是當(dāng)前基于對(duì)等計(jì)算

2、領(lǐng)域應(yīng)用研究與開發(fā)的主流，然而現(xiàn)有的基于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的信息檢索系統(tǒng)大多無法支持對(duì)于文件內(nèi)容的搜索，僅停留在對(duì)文件名稱的精確查詢上。此外，在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)于頻繁更新的動(dòng)態(tài)共享數(shù)據(jù)，如何保持網(wǎng)絡(luò)中復(fù)本與源數(shù)據(jù)的一致性保持問題也亟待解決。 本文就對(duì)等計(jì)算環(huán)境下的高維搜索技術(shù)展開深入探討，同時(shí)詳細(xì)論述了如何在對(duì)等系統(tǒng)中保持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的一致性問題，其目的在于探索如何在缺乏集中控制和全局信息的情況下對(duì)文檔內(nèi)容進(jìn)行檢索，進(jìn)而拓展到對(duì)高維數(shù)據(jù)對(duì)象

3、的索引和搜索，以及如何在共享數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新的環(huán)境下保持各節(jié)點(diǎn)一致性問題。研究涉及到對(duì)等計(jì)算環(huán)境下的高維索引構(gòu)造、利用與維護(hù)，數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息在網(wǎng)絡(luò)中的路由策略，平衡網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，以及增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性與穩(wěn)定性等很多問題。 文中主要貢獻(xiàn)可以總結(jié)為以下三方面： ●設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于結(jié)構(gòu)化P2P體系的信息檢索平臺(tái)P-Terse，為真實(shí)世界的應(yīng)用提供一系列進(jìn)行文本查詢的技術(shù)。在P-Terse中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都裝備了一個(gè)本地的文本

4、搜索引擎，所有節(jié)點(diǎn)按結(jié)構(gòu)化對(duì)等計(jì)算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行組織，無需中央文件服務(wù)器的存在。系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性，接口的定義與模塊的執(zhí)行細(xì)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，方便進(jìn)行功能擴(kuò)展和執(zhí)行擴(kuò)展。 ●作為P-Terse的擴(kuò)展，提出一種基于結(jié)構(gòu)化P2P體系的超立方體索引模型，可以有效解決對(duì)高維數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行索引和查詢，同時(shí)具備高效的查詢路由。巧妙的降維策略能夠保證節(jié)點(diǎn)的索引信息經(jīng)過降維后仍然保持一定程度上的相近性，可方便擴(kuò)展至更復(fù)雜的查詢。同時(shí)，設(shè)計(jì)了多種負(fù)載均

5、衡策略，使得節(jié)點(diǎn)通過動(dòng)態(tài)自調(diào)整有效平衡高維索引所引發(fā)的負(fù)載失衡問題。 ●在P-Terse基礎(chǔ)之上，對(duì)于動(dòng)態(tài)更新的共享數(shù)據(jù)所引發(fā)的一致性保持問題提出PeerHeap架構(gòu)。在沒有任何集中式管理的情況下，利用節(jié)點(diǎn)一致性約束的強(qiáng)弱關(guān)系，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的相互協(xié)助，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)共享數(shù)據(jù)更新的不斷傳遞。同時(shí)提出有效的維護(hù)策略以保證PeerHeap的可擴(kuò)展性和魯棒性。 本文的研究工作是建立在對(duì)相關(guān)理論和已有技術(shù)的詳盡分析以及大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果