基于大规模分布式网络的网络坐标系统研究

发布时间：2017-09-01 08:11

  本文关键词：基于大规模分布式网络的网络坐标系统研究

  更多相关文章： 网络坐标系统 主成分分析 物理质点弹簧系统 多组邻居收敛 云计算服务器选择

【摘要】：近年来,随着网络技术的飞速发展,因特网基础架构的巨大潜力被进一步挖掘,全球的分布式网络和应用已经形成,对于大规模分布式网络的研究成为当前互联网领域的研究热点之一。许多分布式的应用如CDN(Content Distributed Networks)、比特流等在提供服务的过程中,需要知道网络中的节点到节点之间的网络距离,以提高服务的质量。同时,当前的互联网已经进入到云计算时代,云环境下经常面临服务器的选择问题,如何高效的为终端节点选择合适的服务器节点即利用网络距离进行服务器的选择,是云服务提供商亟待解决的问题。网络坐标系统是一种全新的互联网距离预测方案,具有高可拓展性和低开销的特点。相对于传统的直接测量方法,可以将系统总体的测量时间复杂度由O(N2)降低到O(N)。基于此点以及现存网络坐标系统算法在准确性和可拓展性方面的不足,本文旨在设计一种全新的网络坐标系统,并将网络坐标系统的技术应用到云环境下服务器的选择问题中。本文首先提出一种全新的基于NRPCA(Nonnegative Robust Principal Component Analys is)的分布式网络坐标系统算法DISCS。DISC S通过对节点的局部距离信息矩阵进行主成分的提取,进而消除测量误差和异常点的影响,然后通过多次迭代准确获得节点的坐标。在获得节点的坐标后,利用节点的坐标可以计算节点到节点之间的网络距离。本文紧接着提出另一种全新的分布式网络坐标系统算法WDCS。WDCS结合了主成分分析的方法和模拟弹簧力场的思想。首先对节点的原始局部距离矩阵进行主成分提取,然后利用模拟弹簧力场的思想更新坐标。通过设置边权值,为每一个参考节点赋予不同的信任度,以进一步消除坐标的误差。在准确性方面,WDCS稍逊于DISCS,但WDCS较DISCS节省了大量的计算时间。本文在WDCS的基础上,也首次提出多组邻居收敛的思想,即在节点坐标更新的过程中,每隔固定的时间片为节点变换参考节点。本文把这种结合了主成分分析、模拟弹簧力场思想、多组邻居收敛思想的网络坐标系统算法称为WDCS-MNC。文章最后阐述网络坐标系统在云环境下服务器选择问题上的应用,提出一种全新的云服务器选择方案DEAL。DEAL是一种分布式的服务器节点选择策略,具有很好的可拓展性,并且通过设置域间传输惩罚因子,很好的将因特网服务提供商的利益考虑到模型当中,使得因特网服务提供商可以灵活的选择终端节点到服务器节点的映射策略。文章通过仿真实验对所提出的方法与现存的方法进行对比验证。本文所提出的几种方法在不同的网络环境下,性能有所不同。在评估的各个方面,各有优势。与现存的方法和模型相比,DISCS、WDCS和WDCS-MNC更能够准确的计算节点的坐标,精确的估计节点之间的距离。此外,模型DEAL可以快速、高效地完成终端用户节点到服务器节点的映射。
【关键词】：网络坐标系统 主成分分析 物理质点弹簧系统 多组邻居收敛 云计算服务器选择
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.0
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 网络坐标系统11-17
• 1.2.1 网络节点与网络距离介绍11-12
• 1.2.2 国内外研究现状及分析12-15
• 1.2.3 网络坐标系统算法分类研究15-17
• 1.3 本文的内容与组织17-19
• 1.3.1 本文的内容17-18
• 1.3.2 本文的组织结构18-19
• 1.4 问题描述19-21
• 第2章 DISCS: 基于主成分分析的网络坐标系统算法21-38
• 2.1 问题转化与模型构建21-22
• 2.2 算法概述与参数细节22-26
• 2.3 主成分提取算法NRPCA26-30
• 2.4 仿真实验与结果30-37
• 2.4.1 实验数据与精确性度量标准31-32
• 2.4.2 预测准确性仿真实验32-33
• 2.4.3 收敛过程仿真实验33-34
• 2.4.4 震荡网络环境仿真实验34-35
• 2.4.5 错误数据率仿真实验35-36
• 2.4.6 动态环境仿真实验36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 WDCS: 基于边权值的网络坐标系统算法38-47
• 3.1 WDCS算法概述38-39
• 3.2 WDCS算法细节39-41
• 3.3 WDCS- MNC : 基于多组邻居收敛的网络坐标系统算法41-42
• 3.4 仿真实验与结果42-46
• 3.4.1 准确性仿真实验43-44
• 3.4.2 收敛过程仿真实验44-45
• 3.4.3 计算时间仿真实验45
• 3.4.4 多组邻居收敛仿真实验45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 DEAL: 基于网络坐标系统的服务器选择策略47-57
• 4.1 DEAL系统的整体设计47-48
• 4.2 映射模块的设计实现48-50
• 4.3 距离估计模块的设计实现50-52
• 4.4 仿真实验与结果52-55
• 4.4.1 数据集处理与参数设置52
• 4.4.2 选择最近服务器节点仿真实验52-54
• 4.4.3 选择最近两个服务器节点仿真实验54
• 4.4.4 命中率与服务器节点数目关系仿真实验54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间发表的学术论文62-64
• 致谢64

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