发布订阅系统中多源数据分发机制的研究

摘要

发布订阅系统因其松耦合特性而被视为实现大规模高可拓展性网络通讯应用的关键技术。近年来发布订阅系统的应用需求逐步向大数据量多源数据分发场景拓展，而现有的数据分发机制往往只以单数据源应用场景作为研究对象。由于数据分发机制具有较强的应用场景依赖性，因此现有分发机制无法有效应对多源场景下的节点负载异构等问题。因此对发布订阅系统下的多源数据分发机制进行研究具有十分重要的意义。
　　本文的主要研究工作及贡献包括:
　　(1)结合大数据量多源场景的特点将数据分发过程分为“启动”、“稳定”、“结束”三个阶段，并总结多源数据分发机制所应遵循的四条设计原则:一是对主题数据进行分块后，利用多棵分发树对各块数据进行分发;二是保证多棵分发树间的内部节点不交特性，以充分利用分发树的叶节点上载带宽;三是避免重负载节点成为轻负载节点的祖先节点;四是将负载分为接收负载和发送负载两类，并将重负载节点的发送负载转移给轻负载节点以实现负载均衡。
　　(2)参照典型分发机制在发布订阅系统下实现了三种比较对象，并从四条设计原则的角度分析了三种比较对象各自的优缺点。
　　(3)依照设计原则，为发布订阅系统提出了一种名为MeshCast的多源数据分发机制，对MeshCast的理论模型、组成模块以及工作流程进行了详细介绍与理论分析，并通过MeshCast与三种比较对象的对比实验对理论分析进行验证。
　　MeshCast采用网格结构对系统拓扑结构进行组织，它的核心算法由贪心策略和约束策略两部分构成。这些策略使该分发机制能够结合大数据量多源场景的特点，通过优化数据传输路径的方式，在均衡节点负载的同时提高系统的总带宽利用率，从而缩短数据分发任务的总耗时。与三种比较对象的对比实验结果表明，MeshCast能够有效缩短大数据量多源场景下数据分发任务的耗时。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 发布订阅系统的发展趋势

1．1．2 数据分发机制的研究现状

1．2 研究内容

1．3 论文组织结构

第二章 典型分发机制在发布订阅系统下的实现与分析

2．1 分发机制的分析方法与设计原则

2．1．1 分发机制在大数据量多源场景下的分析方法

2．1．2 稳定阶段的设计原则

2．1．3 启动和结束阶段的设计原则

2．2 比较对象的实现与分析

2．2．1 SB算法的实现与分析

2．2．2 FT算法的实现与分析

2．2．3 CS算法的实现与分析

2．2．4 各个比较对象对设计原则的遵循情况总结

第三章 MeshCast算法的设计与分析

3．1 问题描述

3．2 模型描述

3．3 Meshcast算法

3．3．1 数据推送子算法

3．3．2 父节点选择子算法

3．4 理论分析

第四章 MeshCast的实验评估

4．1 实验环境

4．1．1 软硬件参数及部署

4．1．2 虚拟化实验环境的意义与特点

4．2 单主题场景性能评估

4．2．1 实验设置

4．2．2 实验结果

4．2．3 实验分析

4．3 多主题场景性能评估

4．3．1 实验设置

4．3．2 实验结果

4．3．3 实验分析

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介