專利名稱：一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域，特別涉及一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分 布式網(wǎng)絡(luò)測量方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)測量模型一般分為集中式測量模型和分布式測量模型。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)大多基于集中式的測量模型。

圖1為傳統(tǒng)集中式網(wǎng)絡(luò)測量模 型圖。如圖1所示，測量系統(tǒng)一般包含中心服務(wù)器、測量節(jié)點(diǎn)、中心數(shù)據(jù)庫和分析服務(wù)器。中 心服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)測量過程進(jìn)行管理，包括主動(dòng)測量和被動(dòng)測量。測量節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)執(zhí) 行具體的測試任務(wù)，并將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到中心數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。這種測量方式 采用了典型的C/S結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)集中式網(wǎng)絡(luò)測量的流程如下
(1)測量節(jié)點(diǎn)向服務(wù)器發(fā)起請求，通過服務(wù)器的認(rèn)證之后，服務(wù)器將從策略配置數(shù) 據(jù)庫中獲取相應(yīng)的測試任務(wù)，并發(fā)送給測量節(jié)點(diǎn)；
(2)測量節(jié)點(diǎn)依據(jù)獲取的配置參數(shù)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)測量；
(3)測量完畢后，測量節(jié)點(diǎn)將所獲取的測量數(shù)據(jù)發(fā)送給分析服務(wù)器，并依據(jù)本地的 配置策略選擇是否進(jìn)行睡眠，或直接開始下一次測試循環(huán)；
(4)分析服務(wù)器對(duì)測量節(jié)點(diǎn)上傳的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并將分析結(jié)果存儲(chǔ) 到中心數(shù)據(jù)庫中，一般來說，分析服務(wù)器和中心數(shù)據(jù)庫處于同一個(gè)物理服務(wù)器上。
(5)中心數(shù)據(jù)庫對(duì)外提供查詢接口，提供多方查詢功能。
分布式網(wǎng)絡(luò)測量通過在被測節(jié)點(diǎn)處安裝智能測量程序，由程序自主完成相應(yīng)的測 量工作。目前沒有統(tǒng)一的分布式網(wǎng)絡(luò)測量結(jié)構(gòu)。測量節(jié)點(diǎn)完成測試任務(wù)后，測量結(jié)果可以 存儲(chǔ)在本地進(jìn)行分析處理，也可以將測量結(jié)果發(fā)送到集中式分析服務(wù)器進(jìn)行處理。分布式 網(wǎng)絡(luò)測量避免了將所有的測量工作全部放在服務(wù)器上造成服務(wù)器負(fù)載過重的弊端，減輕服 務(wù)器的負(fù)擔(dān)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擴(kuò)展時(shí)，分布式網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)只需要在新增節(jié)點(diǎn)上部署測量 程序，以及增加相應(yīng)的配置信息，即可適應(yīng)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
隨著P2P(Peer to Peer，點(diǎn)到點(diǎn))技術(shù)的出現(xiàn)，分布式網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)出 P2P化。P2P網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)
(1)允許節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)地加入和退出，在此過程中對(duì)系統(tǒng)造成的影響很小，具有極好的 可擴(kuò)展性；
(2)P2P網(wǎng)絡(luò)通常都是以自組織的方式建立起來，在部分節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自 動(dòng)調(diào)整整體拓?fù)?，保持其他?jié)點(diǎn)間的連通性，具有耐攻擊、高容錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)；
(3)P2P系統(tǒng)具有良好的負(fù)載均衡特點(diǎn)。
以一個(gè)采用分布式Hash表DHT (Distributed Hash Table)技術(shù)作為組網(wǎng)方案的 分布式網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)，以Chord為例，進(jìn)行分布式網(wǎng)絡(luò)測量方案的說明。圖2為基于Chord 的分布式網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)圖。如圖2所示，分布式網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)中包含6個(gè)測量節(jié)點(diǎn)，測量節(jié)點(diǎn)通過Chord組網(wǎng)算法構(gòu)建DHT網(wǎng)絡(luò)。分布式網(wǎng)絡(luò)的測量流程以測量節(jié)點(diǎn)1為例如下
(1)測量節(jié)點(diǎn)1運(yùn)行DHT組網(wǎng)協(xié)議，加入分布式測量網(wǎng)絡(luò)中；
(2)測量節(jié)點(diǎn)1通過執(zhí)行節(jié)點(diǎn)查詢協(xié)議，查詢Chord環(huán)中的其他測量節(jié)點(diǎn)；
(3)測量節(jié)點(diǎn)1向其他被測節(jié)點(diǎn)實(shí)施測量，獲取測量節(jié)點(diǎn)1到其他被測節(jié)點(diǎn)的鏈路 性能數(shù)據(jù)；
(4)測量節(jié)點(diǎn)1本地進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，并將結(jié)果存儲(chǔ)于本地?cái)?shù)據(jù)庫中。
查詢可以來自Chord環(huán)內(nèi)節(jié)點(diǎn)，也可以來自Chord環(huán)外節(jié)點(diǎn)，如監(jiān)控服務(wù)器。當(dāng)測 量節(jié)點(diǎn)接收到查詢時(shí)，將檢索本地?cái)?shù)據(jù)庫，并返回檢索結(jié)果。
集中式網(wǎng)絡(luò)測量模型采用C/S結(jié)構(gòu)，該模型的最大缺點(diǎn)是系統(tǒng)中每個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的 任務(wù)都是統(tǒng)一由中心服務(wù)器發(fā)起和管理，容易造成中心服務(wù)器的任務(wù)負(fù)載過重成為系統(tǒng)的 瓶頸，而且測量節(jié)點(diǎn)間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，造成了整個(gè)系統(tǒng)的效率低下，并且很難適應(yīng) 大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同樣，對(duì)于集中的分析服務(wù)器和中心數(shù)據(jù)庫來說，也同樣存在負(fù)載重， 效率低的問題。
分布式網(wǎng)絡(luò)測量雖然解決了中心服務(wù)器的瓶頸問題，但是也存在一定的局限性。 首先，分布式網(wǎng)絡(luò)測量的測試目標(biāo)往往是測量節(jié)點(diǎn)間的端到端鏈路性能，由于端到端鏈路 跨域多條子鏈路，而子鏈路的狀態(tài)是實(shí)時(shí)變化的，因此，端到端測量結(jié)果不能準(zhǔn)確的反映實(shí) 時(shí)鏈路狀態(tài)；其次，端到端鏈路測量無法獲取各條子鏈路的性能數(shù)據(jù)，因此測量結(jié)果無法定 位端到端鏈路的瓶頸區(qū)域；最后，由于端到端鏈路包含多條子鏈路，因此多條端到端鏈路具 有重疊子鏈路的存在，從而在實(shí)施端到端測量時(shí)，重疊子鏈路被重復(fù)測量，造成了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān) 加重等問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方 法。以使用層次化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)測量，消除傳統(tǒng)集中式測量存在的瓶頸問題，同時(shí)能 夠貼近真實(shí)物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法， 該方法采用由多個(gè)測量節(jié)點(diǎn)組成的協(xié)作多主體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)測量；所述的測量節(jié)點(diǎn) 是客戶機(jī)；該方法的具體步驟包括
步驟1)至少1個(gè)所述的測量節(jié)點(diǎn)依據(jù)自己所處的網(wǎng)絡(luò)位置按照物理拓?fù)浣M成 簇，獲得的簇組成所述的層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的第一層；
步驟2、第一層的每個(gè)簇選出一個(gè)簇首作為上一層的測量節(jié)點(diǎn)，該測量節(jié)點(diǎn)依據(jù) 自己所處的網(wǎng)絡(luò)位置再按照物理拓?fù)浣M成簇，獲得的簇組成所述的層次化協(xié)作多主體系統(tǒng) 的第二層；且第二層的每個(gè)簇再選出一個(gè)簇首作為上一層的測量節(jié)點(diǎn)，以此類推，直至包括 所處物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖铐攲樱?br> 步驟幻每一簇內(nèi)的測量節(jié)點(diǎn)僅測量與自己同處一個(gè)簇的其他包括簇首在內(nèi)的 測量節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并且把網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)傳輸給該簇的簇首；每一層的簇首作 為上一層的測量節(jié)點(diǎn)，也僅測量與自己同處一個(gè)簇的其他測量節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)， 并且把網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)傳輸給該簇的簇首，簇首節(jié)點(diǎn)通過實(shí)施測量，能夠獲取相鄰兩層網(wǎng)絡(luò) 的實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)信息。
該方法還包括步驟4)；所述的步驟4)根據(jù)所述的步驟幻中獲得的端到端的實(shí) 時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)定位出端到端鏈路的瓶頸區(qū)域。
所述的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)包括帶寬、時(shí)延和丟包率。
所述的步驟4)按照式⑴、式⑵和式(3)計(jì)算測量節(jié)點(diǎn)A11和A21的帶寬、時(shí)延 和丟包率
權(quán)利要求
1.一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法，該方法采用由多個(gè)測量節(jié) 點(diǎn)組成的協(xié)作多主體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)測量；所述的測量節(jié)點(diǎn)是客戶機(jī)；該方法的具體 步驟包括步驟1)至少1個(gè)所述的測量節(jié)點(diǎn)依據(jù)自己所處的網(wǎng)絡(luò)位置按照物理拓?fù)浣M成簇，獲 得的簇組成所述的層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的第一層；步驟2)第一層的每個(gè)簇選出一個(gè)簇首作為上一層的測量節(jié)點(diǎn)，該測量節(jié)點(diǎn)依據(jù)自己 所處的網(wǎng)絡(luò)位置再按照物理拓?fù)浣M成簇，獲得的簇組成所述的層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的第 二層；且第二層的每個(gè)簇再選出一個(gè)簇首作為上一層的測量節(jié)點(diǎn)，以此類推，直至包括所處 物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖铐攲?；步驟幻每一簇內(nèi)的測量節(jié)點(diǎn)僅測量與自己同處一個(gè)簇的其他包括簇首在內(nèi)的測量 節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并且把網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)傳輸給該簇的簇首；每一層的簇首作為上 一層的測量節(jié)點(diǎn)，也僅測量與自己同處一個(gè)簇的其他測量節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，并且 把網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)傳輸給該簇的簇首，簇首節(jié)點(diǎn)通過實(shí)施測量，能夠獲取相鄰層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí) 鏈路狀態(tài)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法，其特征 在于，該方法還包括步驟4)；所述的步驟4)根據(jù)所述的步驟幻中獲得的端到端的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)定位出端到 端鏈路的瓶頸區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法，其特征 在于，所述的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)包括帶寬、時(shí)延和丟包率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法，其 特征在于，所述的步驟4)按照式(1)、式(2)和式(3)計(jì)算測量節(jié)點(diǎn)A11和A21的帶寬、時(shí)延 和丟包率
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于層次化協(xié)作多主體系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)測量方法，該方法采用由多個(gè)測量節(jié)點(diǎn)組成的協(xié)作多主體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)測量。測量節(jié)點(diǎn)依據(jù)自己所處的網(wǎng)絡(luò)位置，劃分到不同的邏輯層面中。測量節(jié)點(diǎn)按照物理拓?fù)浣M成簇，簇內(nèi)測量節(jié)點(diǎn)在物理拓?fù)渖相徑?，且每個(gè)簇具有一個(gè)簇首。簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)僅測量與自己同處一個(gè)簇的其他測量節(jié)點(diǎn)的鏈路信息。簇首可以分別處于兩個(gè)簇中，在底層簇中的角色為簇首，在上層簇中的角色作為簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)。因此，簇首節(jié)點(diǎn)通過實(shí)施測量，能夠獲取相鄰兩層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)信息。同時(shí)，簇首節(jié)點(diǎn)作為相鄰層間測量節(jié)點(diǎn)信息交互的橋梁，將相鄰層內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，從而使層內(nèi)測量節(jié)點(diǎn)可以獲知層外網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102035672SQ20101056808
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者唐暉, 慈松, 林濤, 覃毅芳, 譚紅艷 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所