内容发布订阅系统路由算法和自配置策略研究

路由算法和动态自配置特性是实现大规模基于内容的发布订阅系统的两个关键问题.尽管已经有多种路由算法被提了出来,但是它们没有充分利用组播技术提高系统性能和节省网络带宽;此外,已有系统的网络都是静态的,不能够进行网络的自动配置.首先,提出了具有组播集群的层次性系统模型,设计了混合式路由算法,充分利用物理网络组播的特性,节省网络带宽.然后,提出了组播集群复制协议和基于内容的组播树协议CMTP,分别处理节点或者链路失效导致的网络分割以及路由的重建.实验结果表明,这些算法和协议的引入节省了网络带宽,显著提高了系统的性能,保证了系统的自配置特性.     

发布订阅系统在移动Ad Hoc网络中的三种路由算法

介绍了分布式发布/订阅系统的原型，为Ad Hoc网络中的发布/订阅系统设计了三种基于内容的路由算法，分别说明了它们的运行方式，并进行了仿真与比较。结果表明：基于内容的可靠容错路由算法能够100%保证信息的传输，有容错机制，可靠性较强，但出现了传输延迟；基于内容的路由算法的可靠性不强，适合有线网络中分布式发布订阅系统的信息传输，传输延迟小；基于内容的容错路由算法有容错机制，传输延迟小     

内容发布订阅系统的组播路由

基于内容的发布订阅系统多数采用泛洪和匹配优先的路由算法。本文提出了基于事件空间划分的发布订阅系统的实现方法,采用组播的方式实现了目标代理到多个订阅者之间的通知路由算法。与采用贪婪路由思想的单播路由算法相比较,该算法提高了在通知路由阶段的发布订阅系统的路由效率。算法对解决基于内容的发布订阅系统中相关的路由问题具有重要的作用和意义。最后给出了算法的仿真实验。     

基于信息空间划分的高效发布订阅路由技术

在大规模的基于内容发布订阅系统中,路由效率是影响系统性能的关键因素.本文在基于K-D树划分信息空间方法实现内容发布订阅系统的基础上,利用K-D树的索引机制,实现了面向扁平网络的应用层分级路由算法Spanhop.该算法机制减少了应用层路由跳,将路由效率提高到O(lnN).进一步,针对路由算法中应用层和网络层相邻关系不一致的问题,采用GNP(Global Network Position)空间与ESPN(Evem Space Partition Network)空间建立映射关系并在代理网络中维护GNP坐标索引的方法,支持应用层代理基于网络层的相邻关系搜索并选择下一跳路由.该方法减少了Spanhop路由过程中消息在网络层的实际转发路径和响应时间,在低维护代价条件下,提高了路由的效率.算法性能分析表明,上述方法解决了基于信息空间划分的内容发布/订阅系统的路由效率问题.     

A scalable publish/subscribe system for large mobile ad hoc networks

Since nodes that compose mobile ad hoc networks (MANETs) does not have any prior knowledge about other nodes in many cases, the publish/subscribe communication paradigm that has the decoupling and asynchrony properties can be useful to share information between nodes. Existing publish/subscribe services for MANETs can be categorized into document flooding (DF), destination-based routing (DBR), and content-based routing (CBR). Although those approaches may work well when the size of network is small, all of them suffer from the performance decline as the size of the network increases. In this paper, we compare those approaches, and then propose a scalable publish/subscribe communication scheme in large MANETs by combining DF and CBR hierarchically. Our approach is to cluster all nodes in networks and to exploit CBR and DF for the intra- and inter-cluster communication, respectively. By using this approach, we can effectively utilize benefits of both approaches. Then, we present performance evaluation results which validate our idea with respect to system performance and scalability.     

一种基于谓词覆盖技术的启发式事件匹配算法

基于内容路由的发布/订购(Pub/Sub)技术具有异步、松散耦合和多对多通信等特点,使得它能更好地应用于大规模分布式交互系统.而高效率的发布事件匹配算法是实现基于内容路由的大规模Pub/Sub系统所要解决的关键问题.针对基于内容的发布/订购模型主要性能的事件匹配问题做了重点研究,提出了谓词关系(二叉树)的概念.并在此基础上,通过将谓词覆盖技术同启发式匹配策略相结合,设计并实现了启发式发布事件匹配算法--PRBT-Match算法.实验结果表明,PRBT-Match算法相对于其他常用匹配算法有更好的匹配性能.     

结构化P2P网络上可靠的基于内容路由协议

在结构化P2P网络上构建基于内容的发布/订阅系统,可以很好地支持大规模、高度动态的分布式应用.然而,现有的基于内容的路由协议在P2P网络上只能提供弱的可靠性保证.根据结构化P2P网络的路由协议的特点,设计了一种新型的基于内容的路由协议--基于编码区间的路由(identifier range based routing,简称IRBR)协议.IRBR协议具有良好的容错性,只要事件的发布者与订阅者之间在P2P网络中是可达的,则订阅者一定能够收到它所订阅的事件,且只收到一次.同时,该协议也比现有的协议具有更高的事件路由效率.在Pastry上开发了一个原型系统,模拟实验表明了该协议的效率和容错性.     

一种基于内容的双向共享组播路由协议

针对组播协议在大规模分布式交互系统应用中面临的可扩展性问题,提出一种基于内容的双向共享组播路由协议CBSMRP(content-based bi-directional shared multicast routing protocol).该协议结合运用了主动路由思想和基于内容的发布-订购模式,在基于CBT(core-based tree)结构的双向共享组播树中,根据数据包的内容实现主动路由和双向过滤,不仅解决了组播地址的维护和分配等问题,而且能够有效地减轻系统的网络负载.仿真实验及实际应用表明,该协议具有较好的扩展性,能够满足大规模分布式交互系统的网络通信要求.     

基于发布/订阅系统的事件服务体系结构

网格环境下软硬设施的异构性、通信的异步性以及协同工作的特点使得基于事件的交互成为虚拟组织成员交互的自然抽象。适用于网格环境下的事件服务是发布/订阅系统。该文结合科学数据网格的特点,采用基于内容的发布/订阅系统实现事件服务。并且提出科学数据网格的事件服务体系结构,给出了系统框架及实现中的核心算法———路由算法和匹配算法。该方案已经应用于科学数据网格项目中,结果表明它能够很好地适用于数据网格环境中。     

基于事件空间划分的高效发布订阅路由算法*

传统的逆向路径转发的路由效率是O(N),基于事件空间划分的贪婪路由技术将效率提高到O(N1/d).在此基础上,采用祖先队列的路由数据结构,建立虚拟层叠网络中不同路由域之间的相邻关系,并通过祖先队列记录域间代理的相邻关系,实现了分层分路由域的代理之间的分级跨跳路由,称为Spanhop路由.通过性能分析表明,使用该路由算法,路由的平均路径减少到O(ln N),同时取消了事件空间维度d对路由效率的影响.这种方法通过增加少量的存储代价,提高了在大规模的面向广域网的发布订阅系统当中的路由效率.     

一种基于速率的发布/订阅系统的准入控制机制

提出了基于内容发布/订阅系统的一种准入控制机制RacsCBPS来保障客户端的服务质量.首先分析了基于内容发布/订阅系统中实现准入控制机制的难点,给出了RacsCBPS的基本模型,在此基础上,提出了基于覆盖关系的资源需求计算方法和以订阅分发路径为基础的准入控制算法.RacsCBPS在不影响发布/订阅系统松散耦合性的情况下,能够有效地解决因系统资源不足而导致的事件过载问题,同时为系统提供了不同的准入准则,以便在系统资源利用率和服务质量保证程度之间作出不同的权衡.最后通过实验验证了准入控制机制的有效性和相应的系统资源利用率.     

CAER:一种基于内容的自适应事件路由算法

基于内容的发布/订阅模式正受到日益广泛的重视,为构建大规模分布式系统提供了一个很好的选择。在基于内容的事件分发中,事件发布结点无需指定分发的目标地址,事件在转发的过程中根据其内容逐步路由到对事件感兴趣的目标结点。针对已有的基于内容的路由算法不能适应订阅动态变化、网络通讯开销较大的问题,提出了一种基于内容的自适应事件路由算法CAER。通过在基于内容的路由表中将订阅与订阅源结点相绑定的方式,来实现路由表的构建和维护,使得路由算法适应订阅的动态变化。实验结果表明,该算法不仅提高了事件分发的准确率,而且降低了网络的通讯开销。     

移动自组网中基于内容的发布／订阅路由协议

移动AdHoc网络下的分布式应用开发面临较大挑战,因此引入基于内容的发布,订阅中间件具有重要意义。该文提出一种新的基于内容的路由协议。通过建立优化的动态组播格网,根据内容匹配的结果,只向匹配的订阅节点传播事件,而限制不必要的事件传播。实验结果表明,该协议能够较大地改善网络总代价,节省网络带宽,提高系统的扩展性和性能。     

Ad Hoc网络下的发布/订阅系统路由协议

发布/订阅系统为分布式网络中系统间的异步通讯提供了便捷的途径,事件的路由策略是基于内容的发布/订阅系统的关键问题之一。文章采用目的地动态更新与划分、逆向最短路径转发等策略,提出一种有环图下支持订阅覆盖的路由算法;通过引入订阅挂起、激活操作,以及与订阅对应的事件缓存方法,设计了一种新型的拓扑重构算法;通过引入网络分簇技术、拓扑重构算法、客户路由切换算法,设计了一种新型的面向移动Ad Hoc网络的发布/订阅系统路由协议,提高了系统的扩展性。     

移动Ad hoc中发布/订阅路由协议的网络仿真*

通过在Ad hoc多播路由协议(ADMR)中加入发布/订阅匹配算法,将发布/订阅中间件与移动Ad hoc网络相结合,设计出适应发布/订阅分布式网络的多播路由协议(PSMR),中间件使用该协议将发布者的数据分发到相匹配的订阅者。使用NS2网络仿真平台实现了该协议,将其与ADMR进行性能比较,大大减少了网络中分组转发次数,提高了网络效率。     

A scalable and self-adapting notification framework for healthcare information systems

There has been a great interest in publish/subscribe systems in recent years. This interest, coupled with the pervasiveness of light-weight electronic devices, such as cellular phones and personal digital assistants, has opened a new arena in publish/subscribe networks. Currently, many broker overlay networks are static and rarely change in structure. Often, a network overlay structure is predefined or manually modified. This paper presents a dynamic broker network for disseminating critical lab and patient information in a Healthcare information system. The reported work builds upon previous network optimization research on ad hoc publish/subscribe networks. The underlying framework utilizes user-defined cost functions to satisfy quality of service constraints. In essence, the broker network optimization problem is reduced to an incremental search problem to generate low cost network configurations. Certain reliability issues are also addressed by providing a scheduling algorithm to selectively retransmit information and handle broker connectivity failures.     

大规模发布／订阅系统中的可靠性模型

大多数Internet上的大规模发布/订阅系统,其覆盖网络是不可靠的,系统的可靠性和处理故障的能力是一个挑战性的问题.基于轨迹序列和线性时态逻辑定义系统的可靠性条件,是路由算法可靠性分析的基础.设计了崩溃/恢复模式的路由协议,维持一致的、共享的系统状态,有效地处理具有局部性、临时性的路由器故障和链路故障.     

内容发布订阅系统中的动态负载均衡*

复杂广域网络应用带来了内容发布订阅系统动态负载失衡问题。提出了一种动态负载均衡框架解决该问题。采用周期性交换和计算负载的方法实现了负载探测,采用代理复制和区域重构的方法解决了负载迁移问题,设计了负载协商状态机用于协商代理之间的负载迁移,采用转移加入和动态自适应两种方法进行负载均衡决策。实验结果表明,该负载均衡框架能够有效解决内容发布订阅系统的动态负载失衡问题,将负载均衡效率提高了50%。