网络自适应的基于复制的连续系统一致性控制方案研究与实现

摘要

随着计算机网络的不断发展,分布式的应用程序体系结构日趋成为主流.使用复制的方式构建分布式系统,由于能够有效得提高系统的响应性、降低网络信息传输量,在实践中得到广泛的应用.基于复制的分布式系统,有一些是离散的.这样的系统中实体的状态只因为用户的操作而改变.而更多的基于复制的分布式系统是连续的,系统中的实体,其状态不仅会因为用户的操作而改变,也会因为时间的推移而改变.这就是基于复制的连续系统.基于复制的连续系统具有更普遍的应用价值,其典型的应用领域有计算机网络游戏、分布式虚拟环境、军事仿真训练等.如同其他的分布式系统,基于复制的连续系统同样存在一个重要的问题:如何保证系统中各个节点的一致性,即如何保证系统每个节点的状态都是一样的.目前存在两种主要的可用于基于复制的连续系统的一致性控制技术,基于本地滞后的一致性控制技术和DR(dead reckoning)算法.这两种技术能够比较好地解决基于复制的连续系统的一致性控制问题.然而他们也存在一些不足,其中很重要的一点是没有对系统的网络状况进行很好的考虑,不具有网络自适应性.在实际的应用中系统所处的网络是动态变化的,采用的一致性控制技术如果缺乏网络自适应性,那么当网络状况变化较大时将很难有效地保证系统的一致性.为此,该文试图在已有的一致性控制技术基础上提出一种具有网络自适应性的一致性控制方案,使得面对动态变化的网络也能够有效地保证系统的一致性.这一应用于基于复制的连续系统中的具有网络自适应性的一致性控制方案,是本地滞后一致性控制技术、时间扭曲的状态修复技术和网络测量技术的整合.在实现系统的一致性控制过程中,该方案首先运用网络测量技术对网络状况进行实时监测,动态调整系统的本地滞后值.然后运用本地滞后技术进行基本的一致性控制.最后在系统出现短时间不一致时运用时间扭曲的状态修复技术进行系统状态修复.为研究并实现这种一致性控制方案,该文首先从分析基于复制的连续系统着手,给出了基于复制的连续系统的一致性定义.接着介绍了目前可用基于复制的连续系统的两种主要一致性控制技术及其不足.然后提出网络自适应的一致性控制方案.最后实现这一方案并具体应用到一个网络坦克游戏中,模拟多种网络条件对该方案进行测试,分析试验数据说明该方案可行、有效.文章的最后进行了总结和展望.

目录

文摘

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第一章 引言

1.1基于复制的连续系统应用广泛

1.2基于复制的连续系统存在一致性问题

1.3已有的基于复制的连续系统的一致性控制技术

1.4具有网络自适应性的一致性控制方案

1.5本文的组织结构

第二章 基于复制的连续系统的相关概念和定义

2.1基于复制的连续系统的特点

2.2基于复制的连续系统的相关术语及标记

2.3基于复制的连续系统一致性的定义

2.4短时间不一致的定义

2.5响应时间及其与短时间不一致的关系

第三章 基于复制的连续系统一致性控制技术现状及不足

3.1DR算法

3.1.1 DR算法的原理

3.1.2 DR算法实现一致性控制

3.1.3 DR算法的不足

3.2基于本地滞后的一致性控制技术

3.2.1基于本地滞后的一致性控制技术的原理

3.2.2确定本地滞后值

3.2.3采用基于本地滞后的一致性控制技术时的状态修复机制

3.2.4基于本地滞后的一致性控制方案保证系统的一致性

3.2.5基于本地滞后的一致性控制方案的不足

第四章 网络自适应的一致性控制方案设计

4.1 设计目标

4.2 方案设计

4.2.1网络测量

4.2.2设置本地滞后值

4.2.3基于本地滞后的一致性控制

4.2.4短时间不一致出现时的状态修复

4.2.5使用状态请求机制

第五章网络自适应一致性控制方案的实现

5.1游戏简介

5.2网络坦克游戏的系统结构

5.2.1服务器端功能模块简介

5.2.2客户端功能模块简介

5.3网络坦克游戏中一致性控制的实现

5.3.1游戏程序中用到的几个关键数据结构

5.3.2用户的操作Event事件的生成、传递、处理流程

5.3.3网络自适应的一致性控制方案的实现

第六章 实验与结果分析

6.1一致性控制方案的评价指标

6.2测试环境

6.3测试与结果分析

第七章 总结与展望

参考文献

致谢