P2P节能关键技术研究
发布时间：2020-09-19 07:47
在当今互联网,P2P作为一种内容分发与共享业务占有显著流量比例,能耗问题成为热门问题。在过去20年来,每天都有大量的用户通过P2P业务进行文件的上传和下载,占据整个互联网流量的40%-73%。在P2P业务流量占绝对统治地位的互联网中,能耗问题逐渐成为互联网快速发展的重要阻碍。本课题对目前比较热门的内容分发与共享业务研究进行了分析,大多研究只关注节能而忽略了可靠性。因此需要以兼顾网络部分性能指标和节能这两方面进行优化,我们通过加入可调因子建立了功耗与性能可调的优化模型ACTE-FD(Adjustable and Controllable Traffic Engineering File Distribution)。该模型通过对网络中流量尽量汇聚还是均匀来调控网络的节能性和可靠性。基于该模型,本文给出了一套基于对偶分解和次梯度投影的并行计算方法,对一定规模网络节点能够快速求解,但对于2000节点以上求解时间将达到小时级别。因此在此算法的基础上,通过引入GPU来加快计算速度和偏转次梯度投影来减少迭代次数,即使问题规模达到近万个节点也能够较快解出。最后针对求解出来的流量分配情况和具体的网络拓扑给出了一套基于BT协议的部署方案。本文最后对ACTE-FD进行了实验设计以验证模型的性能。结果表明,在节能性和可靠性方面,通过对可调因子进行调节,在追求网络节能情况下,网络能耗降低了 47.09%,与国外同类研究ECFD相比,功耗比其低10.8%左右;在追求网络可靠性情况下,网络的可靠性提高了58.18%。在引入GPU之后,计算效率显著提高,比CPU并行求解方法的计算时间降低了95%;在引入偏转次梯度算法后,算法时间比标准次梯度算法降低了近5 0%。
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.02
【部分图文】：
图１－１文件分发业务结构模式逡逑文件分发业务主要有三种模式：客户端／服务器（Ｃ／Ｓ）模式，Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ）逡逑模式和混合模式，如图１－１所示。逡逑（１）逦Ｃ／Ｓ模式的分发系统逡逑如图１－１邋（ａ）所示，在客户端／服务器模式（Ｃ／Ｓ模式）中，中央服务器的文逡逑件可以供分发系统中的所有用户进行下载。基于Ｗｅｂ的分发模式是一种更加传逡逑统的分发方式，其主要结构模式就是客户端／服务器模式。在服务器端，作为中逡逑央服务器，主机通常是具备低延时带宽和超强计算能力的计算机。当用户向服务逡逑器请求下载某一个文件时，它可以通过统一资源定位符（ＵＲＬ）将请求信息直接逡逑发送到服务器。服务器接到请求之后，便会进行处理，并将结果返回给用户。逡逑Ｃ／Ｓ模式的分发系统主要应用有优酷，ＹｏｕＴｕｂｅ等视频文件分发应用程序，以及逡逑文件共享和下载应用程序，如ＲａｐｉｄＳｈａｅｒ和Ｍａｇａｕｐｌｏａｄ。逡逑客户端／服务器模式分发系统的结构非常稳定
图２－１邋Ｐ２Ｐ邻居选择和流量分配对网络影响示例逡逑
ＰＣ２逡逑图２－２邋Ｐ２Ｐ邻居选择和流量分配对网络影响示例逡逑图２－１和图２－２是两个具体的例子，在网络拓扑一样的情况下，通过不同的逡逑流量分配以达到不同的效果。上面的网络拓扑都是由９台路由器和２台端系统组逡逑成。其中种子节点为ＰＣ１，下载节点为ＰＣ２，ＰＣ２需要从ＰＣ１下载１０个单位逡逑的流量。逡逑在图２－１当中主要追求的是网络的稳定性。１０个单位的流量均匀的分布在整逡逑个网络当中，而不是流量尽量的汇聚到某条链路当中。这种情况下，即使某条链逡逑路发生故障，也能使数据的损失率大大降低。不过，因为整个网络当中都充满了逡逑流量，所以没有路由器板卡进入休眠状态，这就会导致能耗大大X椉樱刺岣咤义狭送绲穆嘲粜浴ｅ义显谕迹玻驳敝兄饕非蟮氖峭绲慕谀苄ЧＴ诖送仄说敝校校茫苯保暗ュ义衔坏牧髁恳宰疃搪肪兜男问酵ü堤酚善骶吨钡拇涓校茫玻诖舜涔滩㈠义衔唇髁拷蟹指睿虼酥徽加昧送绲敝械模刺趿绰贰Ｆ溆辔唇惺荽涞腻义习蹇ū憧梢越胄菝咦刺
本文编号：2822255
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.02
【部分图文】：
图１－１文件分发业务结构模式逡逑文件分发业务主要有三种模式：客户端／服务器（Ｃ／Ｓ）模式，Ｐ２Ｐ（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ）逡逑模式和混合模式，如图１－１所示。逡逑（１）逦Ｃ／Ｓ模式的分发系统逡逑如图１－１邋（ａ）所示，在客户端／服务器模式（Ｃ／Ｓ模式）中，中央服务器的文逡逑件可以供分发系统中的所有用户进行下载。基于Ｗｅｂ的分发模式是一种更加传逡逑统的分发方式，其主要结构模式就是客户端／服务器模式。在服务器端，作为中逡逑央服务器，主机通常是具备低延时带宽和超强计算能力的计算机。当用户向服务逡逑器请求下载某一个文件时，它可以通过统一资源定位符（ＵＲＬ）将请求信息直接逡逑发送到服务器。服务器接到请求之后，便会进行处理，并将结果返回给用户。逡逑Ｃ／Ｓ模式的分发系统主要应用有优酷，ＹｏｕＴｕｂｅ等视频文件分发应用程序，以及逡逑文件共享和下载应用程序，如ＲａｐｉｄＳｈａｅｒ和Ｍａｇａｕｐｌｏａｄ。逡逑客户端／服务器模式分发系统的结构非常稳定
图２－１邋Ｐ２Ｐ邻居选择和流量分配对网络影响示例逡逑
ＰＣ２逡逑图２－２邋Ｐ２Ｐ邻居选择和流量分配对网络影响示例逡逑图２－１和图２－２是两个具体的例子，在网络拓扑一样的情况下，通过不同的逡逑流量分配以达到不同的效果。上面的网络拓扑都是由９台路由器和２台端系统组逡逑成。其中种子节点为ＰＣ１，下载节点为ＰＣ２，ＰＣ２需要从ＰＣ１下载１０个单位逡逑的流量。逡逑在图２－１当中主要追求的是网络的稳定性。１０个单位的流量均匀的分布在整逡逑个网络当中，而不是流量尽量的汇聚到某条链路当中。这种情况下，即使某条链逡逑路发生故障，也能使数据的损失率大大降低。不过，因为整个网络当中都充满了逡逑流量，所以没有路由器板卡进入休眠状态，这就会导致能耗大大X椉樱刺岣咤义狭送绲穆嘲粜浴ｅ义显谕迹玻驳敝兄饕非蟮氖峭绲慕谀苄ЧＴ诖送仄说敝校校茫苯保暗ュ义衔坏牧髁恳宰疃搪肪兜男问酵ü堤酚善骶吨钡拇涓校茫玻诖舜涔滩㈠义衔唇髁拷蟹指睿虼酥徽加昧送绲敝械模刺趿绰贰Ｆ溆辔唇惺荽涞腻义习蹇ū憧梢越胄菝咦刺
本文编号：2822255
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