基于事件空间划分和过滤的发布/订阅路由及网络重构研究

摘要

Internet的迅速发展和广泛应用极大地改变了分布式系统规模，使得传统的点对点和同步通信已不能满足动态应用环境。发布/订阅反映了应用实体间异步、多对多通信、动态的本质，成为目前大规模分布式环境下广泛使用的通信模型。与传统的通信模型相比，基于事件交互模型的发布/订阅中各参与者在时间、空间、控制流上完全解耦，很好地适应了分布式系统应用，有着广阔的应用前景，近年来受到广泛关注和深入研究。 在发布/订阅系统中，路由是个关键问题之一，由于目前大部分系统都是层次式拓扑和使用简单的路由方式，不适于大规模的应用系统。在分析、研究发布/订阅系统模型、分类、特点等基础上，对现有的路由算法进行改进；针对路由优化和路由维护提出了网络重构，并对其实现的相关技术进行了探讨。本文主要工作如下： 1)针对发布/订阅中已有路由存在的系统负载过重，效率不高等弊端，提出了基于事件空间划分和过滤的发布/订阅路由—ESPF路由算法。该算法是在事件空间划分技术和过滤合并技术的基础上进行路由选择。事件空间被划分后，发布的事件便在更小的范围内进行路由，其优点是无需洪泛地在代理间建立订阅状态，提高了系统的可伸缩性和效率；过滤合并思想的应用，减小了路由表大小，提高系统性能。 2)从路由优化和维护这两个方面来研究网络重构。对于路由优化的网络重构，提出了重构算法。该算法基于兴趣订阅之间的相似性，在代理间添加或删除TCP连接，动态调整网络拓扑，减少有着相似订阅的代理间距离，有效减少转发节点数目。对于路由维护的网络重构，具有一定的容错能力的系统，当设备或链路出现故障时，能及时地处理，恢复正常通信，从而最大限度地保证网络可靠性和安全性。 3)利用网络仿真软件NS2对本文提出的ESPF路由算法、网络重构与传统路由进行仿真，实验结果表明ESPF路由算法显著减少了系统负载，网络重构不仅能优化路由，减少了过滤转发次数，提高系统效率，并使系统具有一定的容错性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2发布/订阅系统概述

1.2.1发布/订阅系统模型

1.2.2发布/订阅系统特点

1.2.3发布/订阅系统分类

1.2.4发布/订阅系统拓扑结构

1.3发布/订阅系统研究现状

1.4本文主要工作

1.5论文组织

第二章发布/订阅系统路由技术

2.1发布/订阅系统路由概述

2.2发布/订阅系统路由分类

2.3发布/订阅系统路由设计目标

2.4几种典型的基于内容的发布/订阅系统路由

2.5本章小结

第三章基于事件空间划分和过滤的发布/订阅路由算法

3.1.事件空间划分

3.1.1基本概念

3.1.2事件空间划分算法

3.1.3划分区域内组播树的构建

3.1.4组长选择及组间通信

3.2事件过滤

3.2.1事件过滤器的概念模型

3.2.2过滤器设计原则

3.2.3过滤合并技术

3.3路由描述

3.3.1接口操作

3.3.2路由表结构描述

3.3.3订阅和取消订阅的处理

3.3.4路由算法

3.4本章小结

第四章网络重构

4.1网络重构分析及分类

4.1.1网络重构分析

4.1.2网络重构分类

4.2路由优化的网络重构

4.2.1定义

4.2.2重构方法的选择

4.2.3重构算法

4.3路由维护的网络重构

4.3.1节点动态加入

4.3.2节点失效处理

4.3.3链接失效处理

4.4本章小结

第五章仿真实验

5.1网络仿真软件NS2的简介

5.1.1 NS2主要原理

5.1.2 NS2各模块及主要功能

5.1.3网络仿真流程

5.2仿真实验设计及结果分析

5.2.1仿真环境及参数设定

5.2.2仿真过程

5.2.3仿真结果及分析

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文