面向P2P的Markov模型.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用和創(chuàng)新不斷出現(xiàn)。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和應(yīng)用中，P2P(Peer-to-Peer)和IPTV(Internet Protocol Television)都是人們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。由于節(jié)點(diǎn)或用戶的頻繁進(jìn)出，這兩類系統(tǒng)都具有極大的隨機(jī)性。而且在大規(guī)模應(yīng)用中，這些系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋面往往極為廣泛，并且和其它大量服務(wù)集成在一起，表現(xiàn)出分布式分層的結(jié)構(gòu)特征，確定其性能的主要因素往往很復(fù)雜，并且各種因素

2、相互制約。應(yīng)用系統(tǒng)的性能瓶頸問題和優(yōu)化問題成為研究、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)這些系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，其中有些可以直接通過技術(shù)改造和升級來解決，但需要大量人力物力。從系統(tǒng)理論的觀點(diǎn)來看，其中一些問題也是可以在現(xiàn)有環(huán)境下通過現(xiàn)代優(yōu)化和控制的理論和方法來解決的，特別是，還可以利用基于Markov過程的模型，以避開具有復(fù)雜物理背景的精確數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造與辨識。 考慮一類具有分層結(jié)構(gòu)的非結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)的層級構(gòu)成和“組劃分”問題。這類系統(tǒng)按照某種原則分成一個(gè)

3、個(gè)由若干節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的組，并在每個(gè)組中選出一個(gè)超級節(jié)點(diǎn)來索引本組內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和資源，普通節(jié)點(diǎn)的查詢通過超級節(jié)點(diǎn)的組內(nèi)查詢和組間查詢完成。這類系統(tǒng)實(shí)際將網(wǎng)絡(luò)分成了兩層，第一層是組內(nèi)系統(tǒng)，以超級節(jié)點(diǎn)為中心；第二層是以超級節(jié)點(diǎn)為代表的組間系統(tǒng)，采用純分布式P2P方式和使用泛洪式搜索。由于系統(tǒng)規(guī)模和節(jié)點(diǎn)分布是隨時(shí)間動態(tài)變化的，組的劃分需要進(jìn)行適應(yīng)，以保證最優(yōu)的系統(tǒng)總體性能。本文將這類系統(tǒng)的“組劃分”及其切換行為進(jìn)行抽象，利用Markov切換空間模型進(jìn)行

4、描述：每一個(gè)組劃分下的狀態(tài)過程對應(yīng)于一個(gè)狀態(tài)空間，其動態(tài)性可以用Markov過程描述；而組劃分切換的控制對應(yīng)于Markov切換空間模型的行動，根據(jù)給定的策略進(jìn)行選取?？梢宰C明Markov切換空間模型等價(jià)為Markov決策過程或參數(shù)化Markov報(bào)酬過程，在此基礎(chǔ)上，利用策略迭代和梯度方法求解最優(yōu)策略并通過仿真驗(yàn)證所獲結(jié)果的正確性。 在實(shí)際工程中的一種具有P2P特征的分布式VoD(Video on Demand)系統(tǒng)，采用了全局中

5、心化的目錄服務(wù)器對存儲到網(wǎng)絡(luò)邊緣服務(wù)節(jié)點(diǎn)上分段緩存的數(shù)據(jù)進(jìn)行索引和定位。針對這種中心化資源定位服務(wù)存在的問題，使用將隨機(jī)漫步和中心目錄服務(wù)器結(jié)合的混合搜索方法提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和降低目錄服務(wù)器或網(wǎng)路單點(diǎn)失效問題的影響。在此基礎(chǔ)上，利用基于Markov過程的模型來描述和討論采用這種方法的資源定位服務(wù)。為了應(yīng)對大狀態(tài)空間的問題，保證狀態(tài)空間不會進(jìn)一步擴(kuò)大，本文利用基于事件的方法進(jìn)行建模，并根據(jù)狀態(tài)的不同性質(zhì)進(jìn)行狀態(tài)聚集，以降低問題的復(fù)雜程度。