高性能发布订阅中间件HPDDSPS关键技术研究

摘要

随着Internet的迅猛发展和广泛应用，Internet已经大大改变了分布式系统的规模和应用范围。Internet环境下的分布式系统具有大规模、异构性、动态性和分散控制等特征。发布/订阅通信模式能够在空间、时间和控制流上进行解耦，很好地适应了目前大规模、分布式的、高度动态的计算环境需求。现存的几种发布/订阅模式提供了不同的表达能力和不同的性能开销。基于主题的发布/订阅是静态的、基础的，但却非常有效，具有简单、直观的用户接口。而基于内容的发布/订阅具有较高的表达能力，但需要复杂的协议、更高的运行时开销和更复杂的用户接口。
　　 本文基于以上原因，通过研究分析当前发布/订阅系统的关键技术，并总结其中的不足，提出了一种基于主题和内容混合模型的发布/订阅中间件HPDDSPS，保留了基于主题的兴趣识别，同时使事件内容变得可见，并且提供对QoS的支持，以满足用户对QoS的需求。论文首先给出了支持QoS的发布/订阅系统HPDDSPS的软件体系结构。为了提供对QoS保证的支持，发布者和订阅者应该能够表达QoS约束。本文采用与事件内容约束相似的方式来表示QoS约束。匹配算法不但要匹配事件属性约束，还要匹配QoS约束。在此基础上引入多级索引的思想，对订阅进行分解建立了多级索引结构，并利用约束间存在的覆盖关系，对算法进行了优化。为了保持发布/订阅系统的解耦性质，本文为集成QoS功能的发布/订阅系统上设计一种新的系统模型，该模型能够将建立底层连接的任务委托给事件代理。基于该模型，本文提出一种多交汇点的解决方案，即针对一个主题提供多个交汇点供给发布者和订阅者选择。多交汇点提高了系统的性能和可扩展性，并使系统具备了较好的容错能力。基于多交汇点的方法，设计面向QoS的路由算法，给出时延和带宽QoS保证的实现方法。通过进行相关实验，验证了本文提出的匹配算法和路由算法的可行性，并对算法的性能进行了分析。