本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)通信，尤其涉及一種節(jié)點選舉方法、系統(tǒng)及節(jié)點遞補方法、系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、分布式系統(tǒng)由多個節(jié)點組成，這些節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，共同提供服務(wù)。每個節(jié)點可能承擔(dān)不同的角色，如主節(jié)點、從節(jié)點或觀察者。

2、在分布式系統(tǒng)中，節(jié)點選舉是確保高可用性和一致性的關(guān)鍵機制。選舉算法決定了哪個節(jié)點將承擔(dān)主節(jié)點的責(zé)任。

3、現(xiàn)有選舉算法：

4、bully算法：基于節(jié)點id的大小進行選舉，可能導(dǎo)致頻繁的重新選舉和存儲大量全局信息。

5、raft算法：基于多數(shù)派投票機制，需要節(jié)點間廣泛的通信，可能導(dǎo)致通信量大。

6、zab算法：結(jié)合了節(jié)點id和數(shù)據(jù)id，提高了數(shù)據(jù)一致性，但算法復(fù)雜，可能導(dǎo)致選舉時間長和廣播風(fēng)暴。

7、目前缺乏一種輕量化的節(jié)點選舉方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供節(jié)點選舉方法、系統(tǒng)及節(jié)點遞補方法、系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有算法中存在的存儲負(fù)擔(dān)重、通信量大、選舉速度慢、穩(wěn)定性差、算法復(fù)雜性高、對故障響應(yīng)能力弱、數(shù)據(jù)一致性難以保證等問題。

2、本發(fā)明第一方面公開了一種節(jié)點選舉方法，所述方法應(yīng)用于假中心節(jié)點，包括：假中心節(jié)點接收從各個待選節(jié)點發(fā)送的待選優(yōu)先級列表，并記錄每個待選節(jié)點的tcp丟包率和時延；

3、假中心節(jié)點將tcp丟包率為0％的待選節(jié)點的優(yōu)先級暫設(shè)為g，將tcp丟包率不為0％的待選節(jié)點的優(yōu)先級設(shè)置為h，g為優(yōu)先級數(shù)值中最小的數(shù)值，h為優(yōu)先級數(shù)值中最大的數(shù)值，優(yōu)先級范圍為g—h，g和h均為整數(shù)；

4、假中心節(jié)點將暫設(shè)優(yōu)先級為g的待選節(jié)點按時延從小到大進行重新排序，按排序，時延最小的待選節(jié)點的最終優(yōu)先級為g；

5、將最終優(yōu)先級為g的待選節(jié)點配置為主中心節(jié)點，將最終優(yōu)先級為g+1的待選節(jié)點配置為備中心節(jié)點。

6、上述節(jié)點選舉方法，所述假中心節(jié)點配置有一個選舉計時器；

7、當(dāng)一輪計時器周期到期時，所有待選節(jié)點的tcp丟包率均不為0％，則假中心節(jié)點清空本輪計時器周期內(nèi)接收到的所有待選節(jié)點發(fā)送的待選優(yōu)先級列表，并重置選舉計時器，開啟下一輪計時器周期。

8、上述節(jié)點選舉方法，當(dāng)一輪計時器周期到期前，假中心節(jié)點持續(xù)接收從各個待選節(jié)點發(fā)送的待選優(yōu)先級列表，并記錄每個待選節(jié)點的tcp丟包率和時延；

9、當(dāng)一輪計時器周期到期后，且不存在所有待選節(jié)點的tcp丟包率均不為0％的情況，則假中心節(jié)點計算每個待選節(jié)點的最終優(yōu)先級。

10、上述節(jié)點選舉方法，當(dāng)假中心節(jié)點計算每個待選節(jié)點的最終優(yōu)先級時，若已存在主中心節(jié)點和備中心節(jié)點，則，假中心節(jié)點將暫設(shè)優(yōu)先級為g的待選節(jié)點按時延從小到大進行重新排序，按排序，時延最小的待選節(jié)點的最終優(yōu)先級為g+2。

11、本發(fā)明第二方面公開了一種節(jié)點選舉系統(tǒng)，包括假中心節(jié)點，所述假中心節(jié)點被配置為：接收從各個待選節(jié)點發(fā)送的待選優(yōu)先級列表，并記錄每個待選節(jié)點的tcp丟包率和時延；

12、假中心節(jié)點將tcp丟包率為0％的待選節(jié)點的優(yōu)先級暫設(shè)為g，將tcp丟包率不為0％的待選節(jié)點的優(yōu)先級設(shè)置為h，g為優(yōu)先級數(shù)值中最小的數(shù)值，h為優(yōu)先級數(shù)值中最大的數(shù)值，優(yōu)先級范圍為g—h，g和h均為整數(shù)；

13、假中心節(jié)點將暫設(shè)優(yōu)先級為g的待選節(jié)點按時延從小到大進行重新排序，按排序，時延最小的待選節(jié)點的最終優(yōu)先級為g；

14、將最終優(yōu)先級為g的待選節(jié)點配置為主中心節(jié)點，將最終優(yōu)先級為g+1的待選節(jié)點配置為備中心節(jié)點。

15、本發(fā)明第三方面公開了一種節(jié)點遞補方法，基于上述第一方面所述節(jié)點選舉方法完成主中心節(jié)點和備中心節(jié)點的選舉；

16、所述主中心節(jié)點被配置為周期性地向假中心節(jié)點發(fā)送自己的待選優(yōu)先級列表；

17、當(dāng)所述假中心節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)未收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表時，則標(biāo)記主中心節(jié)點為失聯(lián)，假中心節(jié)點將待處理任務(wù)發(fā)送備中心節(jié)點處理；

18、所述假中心節(jié)點開啟計時器，計時周期為n個等待周期，當(dāng)n個等待周期內(nèi)均未收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表，則將備中心節(jié)點配置為主中心節(jié)點，并重置n；

19、當(dāng)n個等待周期內(nèi)均收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表，則將n設(shè)置為n-1。

20、上述節(jié)點遞補方法，所述備中心節(jié)點被配置為周期性地向假中心節(jié)點發(fā)送自己的待選優(yōu)先級列表；

21、當(dāng)所述主中心節(jié)點和備中心節(jié)點均被標(biāo)記為失聯(lián)時，重新執(zhí)行所述節(jié)點選舉方法完成主中心節(jié)點和備中心節(jié)點的選舉。

22、上述節(jié)點遞補方法，當(dāng)將備中心節(jié)點配置為主中心節(jié)點時，將優(yōu)先級為g+2的待選節(jié)點配置為備中心節(jié)點。

23、上述節(jié)點遞補方法，當(dāng)將備中心節(jié)點配置為主中心節(jié)點時，將所有待選節(jié)點的優(yōu)先級減1。

24、本發(fā)明第四方面公開了一種節(jié)點遞補系統(tǒng)，包括假中心節(jié)點，所述假中心節(jié)點被配置為：基于上述第一方面所述節(jié)點選舉方法完成主中心節(jié)點和備中心節(jié)點的選舉；

25、所述主中心節(jié)點被配置為周期性地向假中心節(jié)點發(fā)送自己的待選優(yōu)先級列表；

26、當(dāng)所述假中心節(jié)點在規(guī)定時間內(nèi)未收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表時，則標(biāo)記主中心節(jié)點為失聯(lián)，假中心節(jié)點將待處理任務(wù)發(fā)送備中心節(jié)點處理；

27、所述假中心節(jié)點開啟計時器，計時周期為n個等待周期，當(dāng)n個等待周期內(nèi)均未收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表，則將備中心節(jié)點配置為主中心節(jié)點，并重置n；

28、當(dāng)n個等待周期內(nèi)均收到主中心節(jié)點的待選優(yōu)先級列表，則將n設(shè)置為n-1。

29、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

30、1、減少存儲負(fù)擔(dān)：該方案不需要每個節(jié)點存儲關(guān)于所有其他節(jié)點的全局信息，而是僅記錄tcp丟包率和時延，這減少了存儲需求。

31、2、降低重新選舉頻率：通過將tcp丟包率為0％的節(jié)點賦予最高優(yōu)先級，減少了因新節(jié)點加入或節(jié)點故障恢復(fù)而觸發(fā)的重新選舉。

32、3、減少通信量：該方案中，節(jié)點不需要進行廣泛的通信來獲取所有其他節(jié)點的信息，只需發(fā)送和接收關(guān)于丟包率和時延的數(shù)據(jù)，從而減少了通信量。

33、4、加快選舉速度：優(yōu)先級和時延的排序機制允許快速確定主節(jié)點和備節(jié)點，避免了復(fù)雜的投票和比較過程，加快了選舉速度。

34、5、避免廣播風(fēng)暴：由于不需要廣播大量的選票信息，該方案避免了因廣播導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴問題。

35、6、提高選舉穩(wěn)定性：通過優(yōu)先考慮網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量(tcp丟包率和時延)來選舉節(jié)點，該方案提高了選舉結(jié)果的穩(wěn)定性。

36、7、簡化算法復(fù)雜性：該方案的優(yōu)先級設(shè)置和排序機制相對簡單，降低了算法的復(fù)雜性，使得理解和實現(xiàn)更加容易。

37、8、增強對故障的響應(yīng)能力：通過設(shè)置備中心節(jié)點，該方案增強了對主節(jié)點故障的響應(yīng)能力，確保了系統(tǒng)的高可用性。

38、9、保證數(shù)據(jù)一致性：通過選擇網(wǎng)絡(luò)性能最好的節(jié)點作為主節(jié)點，該方案有助于減少因網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致的同步延遲，從而有助于保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。

39、10、避免對特定條件的依賴：該方案不依賴于奇數(shù)節(jié)點等特定條件，提供了更大的靈活性和可擴展性。

40、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。