P2P网络中复杂查询处理的研究

论文摘要

随着Internet的发展,P2P网络作为一种新的网络应用模式,在工业界和学术界都受到了广泛的关注。当前,P2P网络中的搜索技术由于其灵活性和对动态环境的适应性,己经成为P2P网络的主流技术。本文针对P2P网络的异构特性和复杂查询处理技术进行了研究,取得以下的成果:首先,通过对P2P网络中节点在处理能力、地理位置、生存时间等方面存在明显的异构情况的分析,研究设计了基于小世界理论的异构P2P网络模型。该模型对结构化P2P网络中Chord环结构加以改进,通过对数据分布算法的设计,增强了结构化P2P网络对复杂查询的支持,减少了查询的时间延迟,并动态调节了网络的负载平衡。其次,针对网络数据搜索的热点问题,给出了异构P2P网络中的范围查询与排序连接查询算法。在范围查询处理中,利用异构P2P网络中地理位置异构的特点,将同层的结果聚集在处理能力较强的节点返回,减少“绕路”现象,提高范围查询的效率。并将相关数据复制到指定区域范围内的性能较高的节点中,有效的解决负载失衡问题。在连接查询处理中,给出了TopK-Join算法,该算法利用分支界限策略,通过取样的方法获取查询结果分数的一个下界,然后在连接处理之前裁减掉不可能产生最终结果的记录,从而节省了大量的网络带宽消耗和计算消耗。并且本文还给出了利用缓存的查询结果处理新的排序查询,以此减少对网络数据的访问次数和需要的网络带宽消耗。最后,通过实验验证了本文所给的算法。实验采用了均匀数据集和高斯数据集,分别对算法中的时间延迟和负载等方面作了数据统计和分析,实验结果验证了算法的有效性和可行性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 P2P 系统介绍
• 1.1.1 P2P 网络简介
• 1.1.2 P2P 网络分类
• 1.1.3 P2P 网络特点
• 1.1.4 P2P 网络应用
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 P2P 网络的查询技术
• 1.2.2 范围查询技术的研究现状
• 1.2.3 连接查询技术的研究现状
• 1.2.4 负载平衡技术的研究现状
• 1.3 本文的贡献
• 1.4 文章结构
• 第2章 基于小世界理论异构P2P 网络模型的构建
• 2.1 传统Chord 系统基础特性及其优势
• 2.1.1 传统Chord 系统基础特性
• 2.1.2 传统Chord 系统的优势
• 2.2 SW-Chord 模型的理论基础
• 2.2.1 P2P 网络异构性
• 2.2.2 基于小世界的异构P2P 网络模型
• 2.2.3 基于小世界的SW-Chord 模型的优点
• 2.3 SW-Chord 模型的建立
• 2.3.1 相关术语
• 2.3.2 P2P 网络的数据哈希算法
• 2.3.3 节点的加入与退出
• 2.3.4 节点的失效处理
• 2.4 SW-Chord 模型上的精确查询算法及实验结果
• 2.4.1 精确查询算法
• 2.4.2 查询性能分析
• 2.4.3 实验环境介绍
• 2.4.4 精确查询实验结果
• 2.5 本章小节
• 第3章 基于SW-Chord 模型的范围查询算法
• 3.1 P2P 网络上的范围查询
• 3.2 异构Chord 模型上的范围查询
• 3.3 SW-Chord 模型上的范围查询算法
• 3.3.1 SW-Chord 模型上查询策略
• 3.3.2 SW-RQ 范围查询算法
• 3.3.3 基于缓冲的RQ 查询优化算法
• 3.4 范围查询实验结果
• 3.5 本章小节
• 第4章 基于SW-Chord 模型的排序连接算法
• 4.1 P2P 网络上的排序连接查询
• 4.2 排序连接查询算法——Top-Kjoin 算法
• 4.3 基于缓冲的查询优化方案
• 4.3.1 方案描述
• 4.3.2 缓存选择和访问
• 4.3.3 连接查询实验结果
• 4.4 本章小节
• 第5章 基于复制的负载平衡算法
• 5.1 P2P 网络中的负载平衡问题
• 5.2 基于复制的P2P 网络中的负载平衡算法
• 5.2.1 基于复制的范围查询算法
• 5.2.2 基于复制的连接查询算法
• 5.3 负载平衡实验结果
• 5.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢