基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法
2023-07-23 05:40:41 1
專利名稱：基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法
技術領域：
本發明屬於網絡通訊技術和流媒體技術領域，涉及基於Chord環和區域Chord環 內節目收集方法。
背景技術：
在計算機網際網路上，技術的不斷發展，在各階段也出現了不同的問題。集中式服務 器方式暴露出負荷有限、過分依賴伺服器。Peer-to-Peer (P2P)端對端，Peer是網絡的參與 者即對等節點，既是資源(服務與內容)的提供者，又是資源(服務與內容)的獲取者，是 一個分布式系統，解決集中式問題。P2P應用的基本問題是如何定位存有特定數據的節點，Chord是解決該問題的一 種分布式查找協議。Chord能夠提供僅對於單個操作的支持提供一個Key，這個Key可映射 到這個節點。這樣，在Chord的上層，數據的位置就很容易通過關聯每個數據項的一個Key 來實現。並且在節點存儲key/data項目對，以便於key的映射。Chord環利用Chord協議 構造的P2P應用的節點環。P2P的優點有系統內的節點是平等的關係，冗餘存儲、認證、性能、選擇最近的服 務節點、分層命名等。但其缺點也同樣明顯，P2P的核心的操作是尋找特定數據的節點的位 置。在一個動態變化的P2P系統內精確的定位每一個含有特定數據的節點。Chord直接利 用key-node的操作，利用一致性哈希進行彼此的映射關係。一致性哈希可以保證每個節點 擁有獨立的key值，而且在節點離開和加入時只需要對key值做很小的移動。在Chord中， 每個Chord節點需要關於其他節點的「路由信息」，在一個N個節點的系統中，每個節點只需 要維護0(log N)個節點的路由信息。離開和加入的信息交換不會超過O(Iog)。Chord區 別於其他的Peer-to-Peer查詢協議有三個特點簡單性，可證明正確性，可證明的表現性。 當結點nodeld加入Chord網絡時，通過入口結點找到它的前續結點和後續結點，將自己加 入到Chord環中。但是，在P2P的實現中，採用Chord是多跳的DHT (Distributed Hash Table，分布 式散列表，也稱分布式哈希表)算法(Multi-hop DHT)的一種，Chord算法並不完善，存在 網絡的繞路問題。
發明內容
本發明目的是針對現有Chord協議和算法中存在的網絡的繞路問題，提出一種 基於區域的Chord環和區域Chord環內節目收集方法。通過此種方法，能夠解決上述不足 之處，有效改善P2P在hternet網中的應用。在一定範圍內發揮出P2P技術的最大優勢。本發明技術方案是基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法，其特徵是在 P2P系統中設有基本Chord環和多個區域Chord環；區域Chord環是由基本Chord環上區 域相同的節點組成，各區域Chord環上的節點互不重疊；每個節點都加入到基本Chord環和 本區域Chord環兩個Chord環；每個區域Chord環的節點的類型除了基本節點，還包含節目收集伺服器節點；此伺服器具有較好的帶寬性能，計算性能和磁碟性能，能緩存大量的節目節目收集伺服器節點是一臺伺服器，節目(固有節目、新片節目、熱點節目)收集 伺服器節點具有基本的節點功能、節目的存儲和維護、區域Chord環的節目信息全景表及 維護、對區域Chord環的節目信息搜索每個節點在執行Chord算法中的節目信息中，增加三段信息，一是區域信息，區域 信息是節點的IP和所屬區域信息；二是節目類型，有新節目、熱點和固有等類型；三是節目 訪問次數，是對其進行匯總統計，用於熱點排行；在節目收集伺服器節點上通過接口進行固有節目的維護(通過此接口方便運營 商的管理員對固有節目的增加和刪除操作)，監控固有節目的變化，通知到本區域Chord環 和基本Chord環的每個節點，做相應信息的更新；節目收集伺服器節點收集區域Chord環的節目信息全景表，對區域Chord環的節 目信息全景表的維護，周期的將區域Chord環中的所有節點上的節目信息表進行匯總與統 計，形成節目收集伺服器節點上的區域Chord環的節目信息全景表及更新；節目收集伺服器節點在節目存儲時將存儲空間分出三種類型空間固有節目、新 節目和熱點節目三個空間；節點節目搜索的順序先在節目收集伺服器節點上搜索，再到區域Chord環內搜 索，最後到基本Chord環上搜索，另一方面解決Chord環繞路的問題(由於大部分節點在區 域內進行數據交互，不影響到區域以外的網絡帶寬)。節目收集伺服器節點對節目的增加與刪除步驟如下固有節目的增加與刪除是通過固有節目維護功能來完成的，對固有節目進行增加 或是刪除；新節目的增加是通過新節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到新節目空 間；而刪除則是通過新節目維護功能中節目清除功能，將該節目從新節目空間中刪除；新節目就是相對本區域Chord環而言，不在本區域Chord環中而在基本Chord環 中的節目。當節點把新節目緩存到本區域Chord環中，節點在該區域Chord環中的節目信 息表中把該節目的類型標記為新節目；熱點節目的增加是通過熱點節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到熱點 空間；而刪除則是通過熱點節目維護功能中節目清除功能，將該節目從熱點節目空間中刪 除；熱點節目的數目，根據熱點節目空間的磁碟大小來計算熱點節目的數目；熱點節目就是將一段時間內節目訪問次數排行從大到小，排行前X(X =熱點節目 的數目)的節目。節點節目搜索的順序先在節目收集伺服器節點上搜索，再到區域Chord環內搜 索，最後到基本Chord環上搜索，另一方面解決Chord環繞路的問題(由於大部分節點在區 域內進行數據交互，不影響到區域以外的網絡帶寬)。1.區域劃分，根據節點所在的物理位置所屬的地區和接入服務供應商構成子區 域，如果該子區域的節點數量比較多，就直接構成區域，如果該子區域節點數量少，可以把 幾個子區域合併成一個區域。下面舉例來說明，但對本發明不構成限制新疆自治區用戶數量較少，將整個省只劃著一個區域；江蘇省用戶數量較多，可能要分多個區域，如南京電信劃著一個區域，南京 網通劃著一個區域，揚州電信和揚州網通劃著一個區域等等。2.節點加入，先獲得本節點的區域信息，再加入基本Chord環，最後加入本區域 Chord環上。3.節點退出，先從區域Chord環退出，再從基本Chord環退出。4.普通節點節目管理包括當節點管理新節目時，需要該節點設置節目類型為新 節目；當節點管理不是新節目時，不需要設置節目類型，節目的節目類型為默認類型。5.節目收集伺服器節點中新節目信息的維護功能，此功能包括如下幾個部分A.變更通知當節目信息變更(添加或刪除)時，通知到本區域Chord環和基本Chord環進行 相關信息的修改。B.監控新節目失效
檢查新節目表，當發現新節目超過新節目保護期，如果該節目類型還是熱點節目， 則不做處理，否則，可置新節目失效，把該節目類型設置為固有節目類型。C.新節目信息的增加通過區域Chord環的節目信息全景表，發現節目類型是新節目的節目，而該節目 又不在新節目表中，則將此節目信息加入到新節目表中。發送變更通知。D.新節目信息的刪除檢查新節目表，同時通過區域Chord環的節目信息全景表檢查節目的節目類型， 發現在新節目表中但不是新節目的節目，則將此節目信息從新節目表中刪除，同時把節目 文件從新節目空間中刪除。發送變更通知。6.節目收集伺服器節點中熱點節目信息的維護功能，此功能包括如下幾個部分A.變更通知通知到本區域Chord環和基本Chord環進行相關信息的修改。B.監控熱點排行根據節目訪問次數，進行從大到小的熱點排行，得到熱點節目。
把原來不是熱點節目，現在是熱點節目的節目設置節目類型為熱點節目，把原來 是熱點節目，現在不是熱點節目的節目設置節目類型為固有節目。C.新節目轉化為熱點節目通過區域Chord環的節目信息全景表，發現既是新節目又是熱點節目的節目，將 新節目空間下的該節目複製一份到熱點節目空間下。將此節目信息加入到熱點節目表中， 同時把該節目類型設置為僅熱點節目類型。D.熱點節目信息的增加通過區域Chord環的節目信息全景表，發現熱點節目同時又不在熱點節目表中的 節目，則將此節目信息加入到熱點節目表中。發送變更通知。E.熱點節目信息的刪除檢查熱點節目表，同時通過區域Chord環的節目信息全景表，發現在熱點節目表 中但不是熱點節目的節目，則將此節目信息從熱點節目表中刪除，同時刪除相應節目文件。 發送變更通知。
7.節目緩存功能，當一個節目信息被加入到新節目表中或熱點節目表中，節目收 集伺服器節點就會向擁有該節目的節點請求節目數據，並將數據存儲在相應的空間中。8.節目收集伺服器節點對節目的增加與刪除功能如下A.增加固有節目的增加是通過固有節目維護功能來完成的，對固有節目進行增加。新節目的增加是通過新節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到新節目空 間。熱點節目的增加是通過熱點節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到熱點空間。B.刪除固有節目的刪除是通過固有節目維護功能來完成的，對固有節目進行刪除。新節目的刪除則是通過新節目維護功能中節目清除功能，將該節目從新節目空間 中刪除。熱點節目的刪除則是通過熱點節目維護功能中節目清除功能，將該節目從熱點節 目空間中刪除。9.節目信息的搜索功能為，此功能包括如下幾個部分A.提供搜索的要求在節目收集伺服器節點空閒(通過預設值來控制)時提供搜索服務。好處是保障 節目收集伺服器節點的基本功能的正常運行。B.搜索的順序先從熱點節目表中搜索，再到新節目表中搜索，再到區域Chord環中搜索，最後到 基本Chord環中搜索。好處是提高節目搜索命中率。C.獲取數據的原則當查詢到節目存放位置信息時，優先選用節目收集伺服器節點以外的節點提供節 目數據的下載。好處是保證節目收集伺服器節點的帶寬儘量大。本發明的有益效果是，本發明在原Chord基礎之上，提供了 一種區域性的P2P解決 方案，解決現有Chord算法存在網絡的繞路問題，達到了發明的目的。
圖1是基本Chord環與區域Chord環的節點和節目關係2是節目信息表圖3是區域Chord環的節目信息全景表圖4是節目搜索時序圖
具體實施例方式下面詳細說明本發明的具體實施方式
，此實施方式僅作為對本發明的解釋，而並 非是對本發明的限制。本發明的具體實施方式
的步驟如下1.構建基本Chord環和區域Chord環先部署節目收集伺服器節點，構建基本Chord環和區域Chord環。普通用戶節點根據位置所屬區域，加入到相應區域Chord環和基本Chord環。
節目收集伺服器節點維護區域Chord環信息(全景表，熱點節目表，新節目表)。如圖1所示，基本Chord環與區域Chord環的節點和節目關係。2.節目收集伺服器節點表的初始化工作節目收集伺服器節點將建立區域Chord環的節目信息全景表、熱點節目表、新節 目表。確定三種節目(固有節目、新片節目、熱點節目)的空間分布，構成整個節目的分布。熱點節目的數目，就可以根據熱點節目空間的磁碟大小來計算出來。3.節目收集伺服器節點的區域Chord環的節目信息全景表維護工作節目收集伺服器節點周期將區域Chord環中的所有節點上的節目信息表進行匯 總與統計，形成節目收集伺服器節點上的區域Chord環的節目信息全景表。周期保存這張 表到本地文件。此表如圖3區域Chord環的節目信息全景表所示。4.節目收集伺服器節點的固有節目管理工作節目收集伺服器節點的固有節目，由運營商的管理員通過節目收集伺服器節點上 提供的接口，通過此接口對固有節目的增加和刪除操作。並且監控固有節目的變化，當發生 變化時通知到本區域Chord環和基本Chord環，做相應信息的更新。5.普通用戶節點加入當一個普通用戶A加入時，首先根據此普通用戶A的IP位址區域的劃分，取得區 域信息、基本Chord環的入口節點、區域Chord環的入口節點。將普通用戶節點加入到基本 Chord環和自己的區域Chord環後。將其所擁有的節目加入到基本Chord環中，同時也加入 到查得的區域Chord環中，並初始化節目信息表，如圖2所示的節目信息表。6.普通用戶節點節目搜索當普通用戶A，開始觀看節目1時，通過區域Chord環的節目信息搜索功能進行查 詢(先查詢熱點節目表，再查詢新節目表，最後查詢區域Chord環)，如果查得，查詢結束，進 行區域內(在節目文件選用上，優先選用節目收集伺服器節點以外的節點)的數據交互，觀 看節目1。如果是在區域Chord環中查得，則節目信息表中二級訪問次數就會加一；如果是 在節目收集伺服器節點中查得(熱點節目和新節目)，則區域Chord環的節目信息全景表中 一級訪問次數就會加一。如果在區域Chord環中沒有查得，到基本Chord環中查詢，如果查得，查詢結束，進 行區域外的數據交互，觀看節目1，此時節目1將加入到普通用戶A所屬的區域Chord環中， 普通用戶A將該節目的節目信息表中的節目類型設置為新節目。如果在基本Chord環中沒有查得，返回查詢失敗。查詢節目的順序如圖4節目搜索時序圖所示。7.節目收集伺服器節點的新節目緩存工作區域Chord環中的節目收集伺服器節點新節目管理時，發現新節目1，它就會向普 通用戶A請求節目1的數據進行新節目緩存。8.節目收集伺服器節點的新節目中刪除工作新節目維護周期檢查新節目表，發現有過期(節目類型中沒有新節目類型，就認 為過期)新節目，就直接從新節目(包括節目信息和節目文件)中刪除。9.節目收集伺服器節點的熱點節目緩存工作
隨著普通用戶在不斷的訪問節目，區域Chord環的節目信息全景表中的訪問次數 就會發生不同的變化，當一段時間內節目訪問次數排行從大到小，排行前熱點節目的數目 的就是熱點節目。熱點節目緩存，周期對熱點節目表進行檢查，發現有新的熱點節目，就開 始緩存這些熱點節目。10.節目收集伺服器節點的熱點節目維護工作熱點節目維護通過監控熱點排行，來改變一個節目的節目類型。符合熱點節目標 準就將區域Chord環的節目信息全景表的節目類型中增加熱點節目；不符合熱點節目標準 就將區域Chord環的節目信息全景表的節目類型中的熱點節目類型刪除。11.節目收集伺服器節點的熱點節目清除工作熱點節目維護通過清除功能，周期檢測熱點節目表，發現節目類型中沒有熱點節 目時，就對其空間下的相應熱點節目進行刪除，同時刪除熱點節目表中的信息。12.節目收集伺服器節點的新節目轉化為熱點節目工作熱點節目維護通過新節目轉化為熱點節目，周期檢查區域Chord環的節目信息全 景表中節目類型，發現既是新節目又是熱點節目的節目，就將新節目空間下的該節目複製 一份到熱點節目空間下。再將此節目信息加入到熱點節目表中，同時把該節目類型設置為 僅熱點節目類型。13.節目收集服務節點節目信息更新通知當新節目與熱點節目進行緩存或清除時，就要通知到本區域Chord環和基本 Chord環進行相關信息的修改。14.普通節點的非正常退出普通節點的非正常退出，將被節目收集伺服器節點檢測到，通過對比會發現節點 的退出和其擁有的節目也會被發現，此節目是非新節目，非熱點節目，非固有節目，因為這 些節目在節目收集伺服器節點上都有緩存，相應的節目節點依然存在。首先將區域Chord 環的節目信息全景表中的退出節點相關內容刪除，通知到區域Chord環和基本Chord環，進 行相關信息的修改；再將節目信息統計表中的退出節目的相應節目信息進行刪除，並通知 到區域Chord環和基本Chord環，進行相關信息的修改。15.節目收集服務節點非正常退出節目收集服務節點非正常退出，通過管理員的維護進行修復，當節目收集伺服器 節點啟動後，固有節目從固有節目空間中加載，新節目則從新節目空間中加載，同樣熱點節 目也從熱點節目空間中加載。區域Chord環的節目信息全景表從本地加載，進行節目收集 伺服器節點的恢復。
權利要求
1.基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法，其特徵是在P2P系統中設有基本 Chord環和多個區域Chord環；區域Chord環是由基本Chord環上區域相同的節點組成，各 區域Chord環上的節點互不重疊；每個節點都加入到基本Chord環和本區域Chord環兩個 Chord環；每個區域Chord環的節點的類型除了基本節點，還包含節目收集伺服器節點；節目收集伺服器節點是一臺伺服器，節目收集伺服器節點具有基本的節點功能、節目 的存儲和維護、區域Chord環的節目信息全景表及維護、對區域Chord環的節目信息搜索； 每個節點在執行Chord算法中的節目信息中，增加三段信息，一是區域信息，區域信息 是節點的IP和所屬區域信息；二是節目類型，有新節目、熱點和固有等類型；三是節目訪問 次數，是對其進行匯總統計，用於熱點排行；在節目收集伺服器節點上通過接口進行固有節目的維護，監控固有節目的變化，通知 到本區域Chord環和基本Chord環的每個節點，做相應信息的更新；節目收集伺服器節點收集區域Chord環的節目信息全景表，對區域Chord環的節目信 息全景表的維護，周期的將區域Chord環中的所有節點上的節目信息表進行匯總與統計， 形成節目收集伺服器節點上的區域Chord環的節目信息全景表及更新；節目收集伺服器節點在節目存儲時將存儲空間分出三種類型空間固有節目、新節目 和熱點節目三個空間；節點節目搜索的順序先在節目收集伺服器節點上搜索，再到區域Chord環內搜索，最 後到基本Chord環上搜索，另一方面解決Chord環繞路的問題。
2.根據權利要求1所述的基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法，其特徵是節 目收集伺服器節點對節目的增加與刪除步驟如下固有節目的增加與刪除是通過固有節目維護功能來完成的，對固有節目進行增加或是 刪除；新節目的增加是通過新節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到新節目空間；而 刪除則是通過新節目維護功能中節目清除功能，將該節目從新節目空間中刪除；新節目就是相對本區域Chord環而言，不在本區域Chord環中而在基本Chord環中的 節目。當節點把新節目緩存到本區域Chord環中，節點在該區域Chord環中的節目信息表 中把該節目的類型標記為新節目；熱點節目的增加是通過熱點節目維護功能中節目緩存功能將該節目增加到熱點空間； 而刪除則是通過熱點節目維護功能中節目清除功能，將該節目從熱點節目空間中刪除； 熱點節目的數目，根據熱點節目空間的磁碟大小來計算熱點節目的數目； 熱點節目就是將一段時間內節目訪問次數排行從大到小，排行前χ (x =熱點節目的數 目)的節目。
3.根據權利要求1所述的基於區域Chord環和區域Chord環內節目收集方法，其特徵 是節目收集伺服器節點對新節目信息的維護的步驟A.變更通知當節目信息變更(添加或刪除)時，通知到本區域Chord環和基本Chord環進行相關 信息的修改；B.監控新節目失效檢查新節目表，當發現新節目超過新節目保護期，如果該節目類型還是熱點節目，則不做處理，否則，可置新節目失效，把該節目類型設置為固有節目類型；C.新節目信息的增加通過區域Chord環的節目信息全景表，發現節目類型是新節目的節目，而該節目又不 在新節目表中，則將此節目信息加入到新節目表中。發送變更通知；D.新節目信息的刪除檢查新節目表，同時通過區域Chord環的節目信息全景表檢查節目的節目類型，發現 在新節目表中但不是新節目的節目，則將此節目信息從新節目表中刪除，同時把節目文件 從新節目空間中刪除。發送變更通知。
4.根據權利要求1所述的基於區域Chord環和區域Chord環內節目收集方法，其特徵 是節目收集伺服器節點對熱點節目信息的維護的步驟A.變更通知通知到本區域chord環和基本chord環進行相關信息的修改；B.監控熱點排行根據節目訪問次數，進行從大到小的熱點排行，得到熱點節目；把原來不是熱點節目，現在是熱點節目的節目設置節目類型為熱點節目，把原來是熱 點節目，現在不是熱點節目的節目設置節目類型為固有節目；C.新節目轉化為熱點節目通過區域chord環的節目信息全景表，發現既是新節目又是熱點節目的節目，將新節 目空間下的該節目複製一份到熱點節目空間下。將此節目信息加入到熱點節目表中，同時 把該節目類型設置為僅熱點節目類型；D.熱點節目信息的增加通過區域chord環的節目信息全景表，發現熱點節目同時又不在熱點節目表中的節 目，則將此節目信息加入到熱點節目表中。發送變更通知；E.熱點節目信息的刪除檢查熱點節目表，同時通過區域chord環的節目信息全景表，發現在熱點節目表中但 不是熱點節目的節目，則將此節目信息從熱點節目表中刪除，同時刪除相應節目文件，發送 變更通知。
全文摘要
基於Chord環和區域Chord環內節目收集方法，在P2P系統中設有基本Chord環和多個區域Chord環；區域Chord環是由基本Chord環上區域相同的節點組成；每個區域Chord環的節點的類型除了基本節點，還包含節目收集伺服器節點；節目收集伺服器節點是一臺伺服器，節目收集伺服器節點具有基本的節點功能、節目的存儲和維護、區域Chord環的節目信息全景表及維護、對區域Chord環的節目信息搜索；每個節點在執行Chord算法中的節目信息中，增加三段信息區域信息、節目類型和節目訪問次數，通過此種方法一方面提高搜索效率，先在節目收集伺服器節點上搜索，再到區域Chord環內搜索，最後到基本Chord環上搜索，解決Chord環繞路問題。
文檔編號H04L29/08GK102055798SQ20101057927
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者仇大明, 季鵬程, 王彬 申請人:南京遠古科技有限公司