一種基於大規模網絡節點的內容分發方法及系統與流程
2023-05-17 20:20:01
本發明涉及網絡技術和通信技術領域，尤其涉及一種基於大規模網絡節點的內容分發方法及系統。
背景技術：
隨著網絡技術和通信技術的不斷發展，智能路由器和業務伺服器的規模不斷增加，可以為用戶提供的服務種類也不斷豐富，包括音頻服務、視頻服務、多媒體服務、新聞提供、搜索服務、颱風預報、海嘯警報、災難通知、交通情況、輿情傳播等。那些對實時性要求低的服務，其提供方式一般是由用戶主動去獲取的，即用戶使用連接在網際網路上的各類終端，主動與網際網路上的特定業務伺服器建立連接，向業務伺服器發送特定的業務請求，然後從業務伺服器得到響應，該響應中包含了用戶所需要的各類信息。但是，這樣的提供方式對很多服務來說是不適合的，或者是過於低效的，比如颱風預報、海嘯警報、災難通知等。對於這些實時性要求很高的服務，用戶希望業務伺服器可以主動推送給用戶，而不需要等到用戶主動去訪問業務伺服器來獲取，因為等待用戶的主動訪問會影響預報信息的及時性。其中，信息傳播速度是一個關鍵因素。
另一方面，用戶對信息傳播的及時性和網絡服務質量的要求越來越高，如何提升尋址速度和降低服務拒絕率都是影響用戶體驗的重要問題。其中，快速內容分發和就近提供服務是一種有效的解決方案。內容分發的目的是通過將內容發布到最接近用戶的網絡邊緣，使用戶可以就近取得所需的內容。具體而言，通過應用分布式緩存、負載均衡和流量工程等技術，提供各種內容分布和服務發送的功能，包括動態地部署網絡內容到邊緣，根據網絡內容處理通信量，將訪問請求轉發給最近的伺服器，使得用戶能以最快的速度，從最接近用戶的地方獲得所需的內容，從而縮短服務提供點與用戶之間的網絡距離，提高響應速度和服務質量，減少延遲、解決網絡擁擠等問題。簡而言之，為了降低網絡資源的消耗和減輕用戶查找信息的負擔，可以將各種信息以文件形式預先推送到作為分布式緩存的智能路由器或業務伺服器上。其中，信息推送速度是一個重要因素。
此外，在自組織網絡中，網絡拓撲的動態變化引起的路由更新分組需要快速傳播到全網。路由更新分組在傳播的過程中還會涉及到路由計算和路由表更新。如果能快速的傳播路由更新分組，可以有效地降低拓撲變化對網絡的影響，減少丟包，提高網絡利用率，改善用戶體驗。
因此，針對大規模網絡節點，有必要提供更高效和更快速的信息推送方法，以解決現有技術所存在的內容分發效率低和更新速度慢等問題。
技術實現要素：
本發明目的在於，為克服上述問題，本發明提供一種針對大規模網絡節點的信息推送方法及系統。
為了實現上述方法，本發明提供了一種基於大規模網絡節點的內容分發方法，所述方法包含：
步驟101)根據所要分發的內容，將存儲有該內容的節點作為源節點，並將源節點放入激活節點集合中；其中，所述激活節點集合是指所有激活節點組成的集合，所述的激活節點是指節點本身已完成內容推送且相鄰節點中仍存在未推送消息的節點。
步驟102)查找各個激活節點的所有相鄰節點，並獲取各相鄰節點的度的信息，並對相鄰節點依據獲取的度信息進行劃分。
步驟103)根據相鄰節點的劃分結果，優先將所要分發的內容推送到度數較大的節點，並將接收到推送內容的節點放入激活節點集合中。
步驟104)重複執行步驟102)和步驟103)，直到所有節點全部推送完畢，或者滿足用戶設定的截止條件為止。
可選的，上述激活節點集合中的節點採用並發推送的方式向各自的相鄰節點推送所要分發的內容。
上述步驟102)進一步包含：
步驟102-1)給定節點的度的閾值d0。
步驟102-2)將相鄰節點的度大於等於d0的節點劃分為第一類，將相鄰節點的度小於d0的節點劃分為第二類。
優選的，在每個節點每次進行內容推送的節點數量不大於3的約束條件下，所述d0取值為大於1且小於7的自然數。
上述步驟103)進一步包括以下具體步驟：
步驟103-1)檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若大於等於單個推送消息限制的節點數P0，則從第一類相鄰節點結合中選擇P0個相鄰節點進行內容推送；將接收到推送內容的節點從第一類相鄰節點結合中取出放入激活節點集合中；轉入步驟103-3)。
步驟103-2)檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若小於單個推送消息限制的節點數P0，則對所有的相鄰節點進行內容推送，推送的節點數量為P1；檢查第二類相鄰節點集合中的節點數目，從中選擇最多「P0-P1」個相鄰節點進行內容推送；將接收到推送內容的節點從第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合中取出後放入激活節點集合中。
步驟103-3)再次檢查第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合，若都為空，則將完成推送的節點從激活節點集合中刪除。
上述步驟103-1)和步驟103-2)均隨機選擇推送節點。
此外，本發明提供了一種基於大規模網絡節點的內容分發系統，所述系統包含：
激活節點集合存儲模塊，用於根據所要分發的內容，將存儲有該內容的節點作為源節點，放入激活節點集合中；其中，激活節點集合是指所有激活節點組成的集合，所述的激活節點是指節點本身已完成內容推送，相鄰節點中仍存在未推送消息的節點。
劃分模塊，用於查找各個激活節點的所有相鄰節點，並獲取各相鄰節點的度的信息，並對相鄰節點依據獲取的度的信息進行劃分。
推送處理模塊，用於根據相鄰節點的劃分結果，優先將所要分發的內容推送到度數較大的節點，並將接收到推送內容的節點放入激活節點集合中。
檢測模塊，用於檢測所有激活節點集合中的節點是否均完成了推送或者是否滿足用戶設定的推送截止條件，如果沒有滿足上述兩個條件中的任意一個則重複執行劃分模塊和推送處理模塊直至滿足兩個條件中的一個。
可選的，上述激活節點集合中的節點採用並發推送的方式向各自的相鄰節點推送所要分發的內容。
進一步可選的，上述劃分模塊進一步包含：
閾值設置子模塊，用於給定節點的度的閾值d0；和分類子模塊，用於將相鄰節點的度大於等於d0的節點劃分為第一類，將相鄰節點的度小於d0的節點劃分為第二類。
上述推送處理模塊進一步包括：
第一處理子模塊，用於檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若大於等於單個推送消息限制的節點數P0，則從第一類相鄰節點結合中選擇P0個相鄰節點進行內容推送。
第二處理子模塊，用於檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若小於單個推送消息限制的節點數P0，則對所有的相鄰節點進行內容推送，推送的節點數量為P1。
第三處理子模塊，用於檢查第二類相鄰節點集合中的節點數目，從中選擇最多「P0-P1」個相鄰節點進行內容推送。
第四處理子模塊，用於將接收到推送內容節點從第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合中取出並放入激活節點集合中。
第五處理子模塊，用於再次檢查第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合，若都為空，則將完成推送的節點從激活節點集合中刪除。
上述第一處理模塊、第二處理模塊和第三處理模塊均隨機選擇推送節點。
本發明的優點在於：採用本發明的基於大規模網絡節點的內容快速分發方法，能夠提高當存在大量節點時分發內容的效率。即本發明的技術方案在每個節點每次推送的節點數量有限的約束下，提高千萬量級及其以上節點時分發內容的效率。
附圖說明
圖1是本發明的基於大規模網絡節點的內容快速分發方法的流程示意圖；
圖2是本發明實施例提供的具體的基於大規模網絡節點的內容快速分發方法的流程圖；
圖3為實現本發明內容分發方法的對應的系統組成框圖，即內容分發子系統組成框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖1和圖2是本發明的基於大規模網絡節點的內容快速分發方法的流程圖，該方法包括：
步驟一，根據所要分發的內容，找到存儲有該內容的節點，作為源節點，放入 激活節點集合中；
步驟二，查找各個激活節點的所有相鄰節點以及各節點的度的信息，並對相鄰節點進行劃分；
步驟三，根據相鄰節點的劃分結果，優先推送到度數較大的節點，並將接收到推送內容的節點放入激活節點集合中；
步驟四，重複執行步驟二和步驟三，直到所有節點全部推送完畢，或者滿足用戶設定的某一截止條件為止。
其中，所述步驟一中的激活節點集合是指所有激活節點組成的集合，所述的激活節點是指節點本身已完成內容推送，而相鄰節點中仍存在未推送消息的節點。
優選地，在所述步驟一中所有在激活節點集合中的節點是並發推送的。
具體地，在一種具體實施方式中，步驟二首先從激活節點中獲取所有相鄰節點的信息，從相鄰節點中篩選出未推送過消息的節點，然後根據給定節點的度的閾值d0，將節點的度大於等於d0的節點劃分為第一類，將節點的度小於d0的節點劃分為第二類。
在一種具體的實施方式中，步驟二中所述的對相鄰節點的篩選可以通過在節點的屬性中增加一個屬性，用於標識當前節點是否已被推送過當前消息。
在篩選出未推送消息的節點後，還要根據給定節點的度的閾值d0，對節點進行劃分。
具體來說，需要首先確定節點的度的閾值d0。該閾值可以根據不同的網絡環境自動設置或由技術人員預先設置。比如：該閾值d0可以設置為6。
具體地，在所述步驟三中進一步包括以下具體步驟：
檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若大於等於單個推送消息限制P0，則從中選擇P0個相鄰節點進行內容推送；
若小於單個推送消息限制P0，則對所有的相鄰節點進行內容推送，推送的節點數量為P1；
檢查第二類相鄰節點集合中的節點數目，從中選擇最多(P0-P1)個相鄰節點進行 內容推送；
將接收到推送內容的相鄰節點從第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合中取出，放入激活節點集合中；
再次檢查第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合，若都為空，則將該節點從激活節點集合中刪除。
其中，在一種具體實施方式中，單個推送消息限制P0是由網絡環境的硬體限制所決定的，或者也可以由技術人員預先進行設置。比如：每個節點每次進行內容推送的節點數量為2。
步驟三中所述推送節點的選擇優選但不限於隨機選擇。比如：可以對一類相鄰節點和二類相鄰節點按照度的大小進行排序，選擇推送節點時可以按照度的大小從大到小的順序進行推送。
具體地，步驟四中所述的用戶設定的截止條件由技術人員設置。比如：截止條件可以設置為遍歷的節點數達到1400萬。
仿真驗證結果表明，如果P0是有限的，而且節點的度分布是泊松分布、冪分布、不規則分布等，那麼本發明中所提議方法的平均推送速度都超過了現有洪泛方法的平均推送速度，而且在每個節點每次進行內容推送的節點數量不大於3的約束條件下，在理想的拓撲結構中，閾值d0為6就已經接近並髮式推送速度的上限，這個閾值無需再大了。
如圖3所示，本發明提供了一種基於大規模網絡節點的內容分發系統，所述系統包含：
激活節點集合存儲模塊，用於根據所要分發的內容，將存儲有該內容的節點作為源節點，放入激活節點集合中；其中，激活節點集合是指所有激活節點組成的集合，所述的激活節點是指節點本身已完成內容推送，相鄰節點中仍存在未推送消息的節點。
劃分模塊，用於查找各個激活節點的所有相鄰節點，並獲取各相鄰節點的度的信息，並對相鄰節點依據獲取的度的信息進行劃分。
推送處理模塊，用於根據相鄰節點的劃分結果，優先將所要分發的內容推送到度數較大的節點，並將接收到推送內容的節點放入激活節點集合中。
檢測模塊，用於檢測所有激活節點集合中的節點是否均完成了推送或者是否滿足用戶設定的推送截止條件，如果沒有滿足上述兩個條件中的任意一個則重複執行劃分模塊和推送處理模塊直至滿足兩個條件中的一個。
可選的，上述激活節點集合中的節點採用並發推送的方式向各自的相鄰節點推送所要分發的內容。
進一步可選的，上述劃分模塊進一步包含：
閾值設置子模塊，用於給定節點的度的閾值d0；和分類子模塊，用於將相鄰節點的度大於等於d0的節點劃分為第一類，將相鄰節點的度小於d0的節點劃分為第二類。
上述推送處理模塊進一步包括：
第一處理子模塊，用於檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若大於等於單個推送消息限制的節點數P0，則從第一類相鄰節點結合中選擇P0個相鄰節點進行內容推送。
第二處理子模塊，用於檢查第一類相鄰節點集合中的節點數目，若小於單個推送消息限制的節點數P0，則對所有的相鄰節點進行內容推送，推送的節點數量為P1。
第三處理子模塊，用於檢查第二類相鄰節點集合中的節點數目，從中選擇最多「P0-P1」個相鄰節點進行內容推送。
第四處理子模塊，用於將接收到推送內容的節點從第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合中取出並放入激活節點集合中。
第五處理子模塊，用於再次檢查第一類相鄰節點集合和第二類相鄰節點集合，若都為空，則將完成推送的節點從激活節點集合中刪除。
上述第一處理模塊、第二處理模塊和第三處理模塊均隨機選擇推送節點。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。