拓扑感知的分层对等overlay网格架构及其聚类算法研究

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1、拓扑感知的分层对等Overlay网格架构及其聚类算法研究曹怀虎，余镇危，王银燕（中国矿业大学北京校区机电与信息工程学院，北京，100083）摘要：在考虑网格环境的异构性和逻辑拓扑时延性的基础上，提出了一种拓扑感知分层对等Overlay网格模型THP2POG架构，并对THP2POG聚类问题进行了形式化的描述，给出了一个基于预分组的聚类算法。实验表明该聚类算法可扩展性好，能有效地应用于网格环境中。关键词：网格架构；拓扑感知；聚类算法中图法分类号：TP393ResearchonClusteringAlgorithm

2、inTopology-awareHierarchicalP2POverlayGridArchitectureCAOHuai-hu,YUZhen-wei,WANGYin-yan(ChinaUniversityofMiningandTechnology-Beijing,Beijing,100083)[Abstract]ThispaperproposeTHP2POG，aGridArchitecturewhichtakesaccountoflocalityandheterogeneityofnetworkhosts.

3、ToconstructTHP2POGwithtopology-aware，wedesignaclusteringalgorithmbytakeadvantageofstaticanddynamiclandmarkalgorithm.Simulationresultsshowthatthealgorithmisscalable，simpleandcanbedeployedeffectivelyinOverlayGridenvironment。[Keywords]OverlayGridArchitecture；T

4、opology-aware；Clusteringalgorithm1.引言网格技术出现于20世纪90年代中期，当时是为了高级科学发现与工程研究而提出的分布式计算基础设施，时至今日，这种技术已经取得了相当大的进展，融合了从网络到人工智能的许多技术。网格是一种重要的技术趋势，所要解决的问题是，在动态的多制度的虚拟组织之间协调的资源共享与操作，这里的共享是指直接访问计算机、软件、数据和其它资源，而不单是指文件交换。传统的网格都是直接基于物理网络或者专用网络来进行研究和构造的，需要网络底层硬件和协议的支持，由于实际的

5、物理网络的异构、不确定、分布、自治、动态以及演化特性，使得网格计算变的过于复杂而不可行，并且不能保证其开放性和扩展性。近年来出现的位于传统TCP/IP模型中的应用层P2P技术，是建立在IP层之上的应用层OverlayNetwork（Application-leveloverlaynetwork），OverlayNetwork是一种构造网络的方法，它可在原有物理网络的基础上，通过构造一个虚拟网络，来支持原有网络没有或很难提供的功能，并能最大限度地保证与原有网络的兼容性[1]。因Overlay特殊的网络构造方式，

6、使OverlayNetwork不需得到网络中所有组件的支持且无需改变已有的网络结构，即可为新型应用提供所需的服务。使网络资源更加易于控制和管理，同时也增强了网络的安全性能[2]。P2P技术已经拥有比较成熟的资源查找和路由策略，对于基于洪泛的P2P，如Gnutella等虽然支持完全分布式的查找策略，使得整个对等网络具有高鲁棒性，但洪泛的方式随着路由层数的深入，冗余消息数量将呈指数增长，极大的增加了网络的通信负担，可扩展性差。对于基于分布式哈希表的P2P，如Chord等则将查找对象转变为查找对象的位置信息，仅仅通

7、过独立于对象位置的对象名，就能在可估上限的逻辑路由跳数内完成查询请求的路由，并定位到最近的存有对象副本的节点上，比较有效的解决了P2P可扩展性的问题，但是其维护开销要大于基于洪泛的P2P，并且不能支持模糊查询或更复杂的查询方式。上述经典P2P算法都是一种平面结构，系统中所有的节点都赋予相同的责任。而在评价各种P2P路由算法时，也主要以消息经过的逻辑路由跳数作为衡量一个算法性能的重要指标。然而现实网络中节点能力和会话时间具有极大的异构性，但是P2P中节点间的逻辑链路独立于实际的物理链路，所以1路由时仅仅考虑经过

8、的节点数量是不够的，还必须考虑路由时的实际物理链路延迟。在考虑节点的异质性和逻辑拓扑时延性的基础上，本文提出了一种拓扑感知分层对等Overlay网格架构THP2POG（Topology-awareHierarchicalP2POverlayGrid），并对THP2POG聚类问题进行了形式化的描述，给出了一个基于预分组的聚类算法。2.拓扑感知的分层对等Overlay网格模型2.1THP2POG模型的结