一种应用于分布式缓存系统中的缓存部署算法

缓存技术能有效的节省网络带宽,减少用户的访问延迟.在分布式缓存系统中,一个值得研究的问题是如何根据用户的请求动态的进行缓存部署,使得系统的收益最大.描述了缓存部署问题并建立了优化模型,在此基础上提出一种新的协作缓存部署算法,该算法利用对象的热度、网络距离,以及系统中各节点接收的请求和系统缓存分布信息,依次对请求路径上的节点进行缓存部署决策,同时该算法将计算分布到请求路径的各个节点上进行.仿真结果表明,该算法具有比LRU和Graph算法更高的缓存命中率和更低的访问延迟.     

基于Zookeeper的分布式ICE中间件研究

分布式ICE中间件是一款高效的RPC框架,它支持跨语言开发,其中的IceGrid服务是整个框架的核心,主要的作用是给客户端提供位置管理,远程管理,负载均衡和服务注册等服务.在ICE构建的分布式平台中,一旦IceGrid服务出现问题,整个网络通信就会出现问题.IceGrid本身支持主从模式的高可用,但是当主节点不可用时,从节点不会自动升级为主节点,必须在从节点进行手动配置重启,这严重影响了IceGrid的效率.Zookeeper是开放源码的分布式应用程序协调服务,它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件,本文提出一种基于Zookeeper的IceGrid服务的高可用改进模型,当主节点不可访问时,由Zookeeper在从节点中进行选举协调,选中的从节点自动升级为主节点.     

一种机会网络中的消息发布/订阅算法

分析发布/订阅系统的特性,提出一种机会网络中基于生存期的有限消息拷贝发布/订阅算法——CMCPSS,根据节点之间的通信频繁程度,自适应地调整订阅请求和响应事件拷贝数。仿真结果表明,在保证较高消息传输成功率的同时,CMCPSS算法比Epidemic算法平均减少约51%的消息转发次数,比Direct Transmission算法降低约45%的消息传输延迟,能提高消息转发效率并降低网络资源消耗。     

基于二项交换林和HotStuff的改进共识算法

针对区块链中拜占庭容错类的共识机制存在通信复杂度高、视图切换复杂以及扩展性差的问题,提出了一种基于二项交换林和HotStuff的改进共识算法,即增强HotStuff（HSP）共识算法。为实现签名批量验证和签名聚合,采用了BLS签名算法;为降低系统的通信复杂度,采用了门限签名技术;为降低视图切换时的通信复杂度,共识过程采用了三阶段确认方式;为减少主副节点间的通信次数并降低主节点聚合签名的压力,采用了改进的二项交换林技术。测试结果表明,HSP共识算法在系统节点总数为64且请求和响应均为256字节的情况下,吞吐量较HotStuff共识机制提升了33.8%,共识延迟缩短了16.4%。HSP共识算法在节点多的情况下,具有较好的性能。     

基于折半加一的分布式循环请求集生成算法

提出一种新的分布式互斥循环请求集生成算法。该算法采用折半加一与局部递归的方式,在不明显增加请求集长度的情况下,能至少降低WK算法50%的时间复杂度。在利用局部递归方式计算循环请求集时,如果系统节点数属于某分段的后半段,则设定其循环请求集长度下限为 +1。性能分析结果表明,该算法能够在规定时间内计算大规模分布式系统的循环请求集,具有较高的实用性。     

基于Donet的P2P流媒体直播优化调度算法

为了提高P2P流媒体系统的整体性能,改善节点的播放质量,针对现有调度算法启动延迟大和节点带宽利用率不高问题,提出了一种可动态调节各节点中待请求紧急数据的流媒体直播优化调度算法(LOSA).该算法不仅考虑了流媒体直播的时间特性,同时还考虑了如何减少紧急数据请求的等待时间以及对Peer节点上传带宽的充分利用.实验结果表明,LOSA算法缩短了终端用户观看视频的延迟,提高了媒体流的连续性.     

面向微服务架构的云系统负载均衡机制

针对微服务架构的请求响应延迟上升问题，提出一种微服务链感知的请求负载均衡算法。从负载均衡器入手，将微服务链上的平均请求延迟和主机负载情况作为衡量指标，形式化微服务环境和请求延迟，在此基础上研究微服务链调用中存在的共享微服务竞争问题。模拟实验结果表明，与RR算法相比，该算法在复杂的微服务链环境下能够有效降低请求延迟，且在实例分布不均匀的环境中保持较好的负载性能，均衡不同主机之间的负载。在更接近真实应用环境的高频请求测试中，算法能有效降低系统的综合响应时间。     

P2P流媒体系统中数据请求任务转移算法研究

数据请求任务调度是P2P流媒体系统设计时需要考虑的重要问题之一。针对网状拓扑结构中每个节点接收到的请求分布不均问题,提出一种基于带宽和链路延迟的数据请求任务转移算法。实验结果表明,相比于未采用数据请求任务转移的算法,所提算法提高了平均播放质量和上行带宽利用率,从而改善了系统的性能。     

光纤通道主交换机选举算法的优化

为了消除现有选举算法中因选举优先级设置不当而造成的选举时间长、网络流量大等问题,提出一种光纤通道主交换机选举优化算法。在交换机中保存了其他交换机优先级信息的前提下,通过建立选举时间优化函数模型和消息传递数目与节点数目的映射关系模型,降低选举时间开销,减少网络通信流量。仿真实验结果表明,与原算法相比,该算法的选举时间减少了30%,消息传递数目减少了50%,有效缓解了网络延迟与拥塞。     

MEPaxos:低延迟的共识算法

共识问题作为分布式计算中最重要的基本问题之一,被广泛应用在状态机复制、原子广播、领导者选举等领域。解决共识问题的算法通常存在单领导者性能瓶颈、响应延迟受命令冲突的影响等问题。针对这些问题,在非拜占庭故障下的异步分布式系统中,提出了一种低延迟的共识算法MEPaxos(modified Egalitarian Paxos)。首先,提出了系统平均延迟的计算方法;然后,引入超时机制对二阶段提交算法进行改进;接着,根据系统平均延迟计算结果,利用改进的二阶段提交算法自动选择平均延迟较小的算法模式执行;最后,在亚马逊弹性计算云(elastic compute cloud,EC2)平台上将此算法与当前共识算法进行实验对比分析,结果表明,MEPaxos算法下,系统延迟性能得到了提升。     

基于备选投票机制的低时延PBFT改进研究

针对实用拜占庭容错算法PBFT共识时延高、视图切换效率低、动态性不足等问题,提出一种基于备选投票机制的低时延共识算法IPBFT。通过增设候补集合,使系统的共识节点能够支持动态增加和减少,同时优化视图切换协议,使算法能够在只有两个阶段的情况下完成共识过程,降低系统的通信开销。在此基础上,将算法的主节点选取方式改进为投票选举机制,在节点进行共识的过程中实现主节点的选举,从而减少视图切换所需的通信次数和时延。实验结果表明,IPBFT算法较原始PBET算法具有更低的共识时延和更高的吞吐量,并且能够较好地支持节点动态的加入或退出。     

一种区块链实用拜占庭容错算法的改进

共识算法性是区块链核心技术的重要组成部分。实用性拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)是联盟链广泛使用的共识算法,但是由于其消耗高,吞吐量低下以及高延时等问题,导致共识效率低下。针对这些问题,提出基于PBFT的新型改进共识算法IPBFT。采用协商与执行节点分离的方式减少执行请求的服务器数量,在一致性协议中加入自证机制,用心跳检测机制和最长链选举原则对主节点选举进行了改进。实验仿真表明,IPBFT算法在能耗、吞吐量和延时性等方面都有显著的提升,提高了系统的效能。     

分布式系统节点负载动态平衡策略研究

负载均衡是有关分布式系统性能和计算效率的一个关键问题。在分析了目前常用的集中式动态分配算法和分布式动态分配算法的利弊后,结合两种算法的优点,建立了一种半分布半集中式动态负载分配模型,并据此设计了相应算法。根据节点响应时间,对原有的动态分配算法和新模型进行了性能分析,详细叙述了改进算法的设计思想和实现步骤。讨论结果表明,新算法可以提高系统的客户平均响应时间,同时减少节点间交互的信息量,提高了分布式系统的资源利用率。     

无线传感器网络中的改进数据聚集调度算法

针对现有聚集数据调度近似算法具有较高延时上界的问题,提出一种改进的聚集数据调度近似算法。建立一棵根在中心结点的广度优先搜索树,分层构造一个最大独立集(MIS),使MIS中相邻的2个结点相距两跳。将MIS中的结点连接起来,形成一棵根在中心结点的数据聚集调度树,使结点按数据聚集调度树进行分层数据调度。在数据聚集调度树的构造过程中,对于任意支配点,以最小的结点连接其相距两跳的支配点。对于2个相邻支配点的公共邻居支配点,通过在距中心点最近的支配点加入数据聚集树,使其在数据调度过程中将数据发送给距中心点最近的支配点,从而降低数据的聚集延时。实验结果表明,与SAS算法、Guo’s算法和IAS算法相比,该算法的数据聚集延时更低,其延时上界为14R+△?10。     

基于微服务架构FPGA云平台的并发请求调度机制

基于微服务架构的现场可编程门阵列（FPGA）云平台在被大规模推广后积累了许多用户。针对FPGA云平台存在大量用户并发请求的问题,建立一种基于优先级调度的自定义参数响应指数计算模型。将5个请求关键影响因素作为自定义参数,采用层次分析法确定各参数权重,根据响应指数函数计算各请求的响应指数。在该模型的基础上,设计一种高并发请求调度（HCRS）算法,通过响应指数阈值对请求类别进行划分,使得高优先级请求优先得到处理,次优先级请求加入先进先出队列等待,低优先级请求暂时挂起,从而缩短请求响应时间以及请求响应延时,缓解由高并发请求带来的硬件节点资源分配压力。在真实运营的FPGA云平台中实现该算法并在实际环境中进行测试,结果表明,在并发请求量相同时,与先来先服务调度算法相比,HCRS算法的平均响应延时降低29 074 ms,平均请求响应时间缩短12 605 ms,其在提升系统吞吐量与并发度的同时可以有效优化硬件节点资源利用率。     

一种基于DHT的Web缓存共享方法*

提出了一种基于DHT技术的Web缓存共享方法。该方法使得企业网络中所有节点能够相互共享浏览器中的本地缓存,从而形成一个高效的、大规模的分布式缓存共享系统。针对Web缓存共享的系统响应迅速的要求提出一种路由步长为O(2)的路由协议,保证Web查询请求最多只经过一次转发就可到达目标节点。性能分析和仿真实验的结果证明其在路由可靠性、命中率、系统响应和缓存代价方面均有满意的效果。     

传感器网络中基于平均剩余能量的数据汇聚节点选择算法

针对如何根据变动的网关节点在网络内部选择合适的数据汇聚节点以传输采集的数据这一问题,综合考虑节点剩余能量和距离因素,提出了一种基于平均剩余能量的数据汇聚节点选择算法,以均衡节点能耗、延长网络生命周期。与基于最大剩余能量的数据汇聚节点选择算法比较,证明该算法能够在保持相近生命周期的情况下大大减少计算量,更适用于资源有限的传感器网络。     

面向动态资源的物联网应用层协议

目标监测及其数据获取是物联网系统中最广泛的应用之一.监测网络中移动型目标会导致能够采集到目标资源的物联网节点不断改变,即资源的访问位置不断变化.因此,随着设备移动性的日益增长,动态资源的链接和数据访问方法已经成为影响物联网应用性能的一项关键技术.针对资源动态性导致的访问延时增加、响应率降低等问题提出了一种面向动态资源的物联网应用层协议Sealink.协议采用RESTful设计风格,使用URI描述动态资源,利用LSTM算法对动态资源的可访问位置进行预测建模,以此降低访问延时并提高请求响应率.实验结果表明,该协议能够降低访问动态资源的请求在物联网节点间的转发次数,与HTTP协议相比,平均能够减少75.5%的访问延时.     

区块链实用拜占庭容错共识算法的改进

针对应用于联盟链的实用拜占庭容错（PBFT）共识算法网络结构静态、主节点选取随意和通信开销较大的问题，提出了一种改进的实用拜占庭容错（EPBFT）共识算法。首先，给共识节点设置一系列活动状态使得节点通过状态转换在系统中拥有完整生命周期，由此节点可以动态地加入和退出，系统拥有动态的网络结构。其次，对PBFT的主节点选取方式加以改进，增加以最长链为选举原则的主节点选举过程。在主节点选举完成之后，通过数据同步和主节点验证过程进一步保证主节点的可信性。最后，优化PBFT算法的共识流程以提高共识效率，使得EPBFT算法的通信开销在视图变更较少发生的情况下降低为PBFT算法的1/2。实验结果表明，EPBFT算法具有较好的有效性和实用性。