CN101369915A

CN101369915A - 可运营p2p网络资源管理系统

Info

Publication number: CN101369915A
Application number: CNA2007101411877A
Authority: CN
Inventors: 唐宏; 武娟; 吕冠中; 黄海; 庞涛; 陈珣; 梁洁
Original assignee: China Telecom Corp Ltd
Current assignee: China Telecom Corp Ltd
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2027-08-13
Also published as: CN101369915B

Abstract

本发明涉及一种P2P网络资源管理系统，其中采用了层次化的资源管理架构，能够消除网络中心瓶颈，增强了系统的可扩展能力和可靠性。同时可根据终端节点状态的变化动态地调整域的结构，及时优化资源管理系统架构。另外，通过采用地域优先、进度同步和比例适中原则中的一项或多项原则，使终端能够与就近的较好节点建立连接并获取服务，提升了实时业务的服务质量，同时减少跨地域流量。

Description

可运营P2P网络资源管理系统

技术领域

本发明涉及一种用于实现P2P网络中终端和服务器资源管理的系统。

背景技术

与现有的普通业务系统相比，P2P网络中终端众多，节点状态动态变化剧烈。同时，由于引入了分片传输技术，内容分布式存储在终端，网络中需要管理的内容资源信息也大大增加。作为P2P网络设计的核心部分，高效的P2P资源管理系统将有助于内容资源信息的快速查找，以及网络中终端、服务器系统资源的有效分配。

现有P2P网络多采用单一片面的集中式或纯分布式的资源管理方式。单一片面的资源集中管理方式(如BT)很容易形成中心瓶颈，降低响应速度和管理效率。纯分布式资源管理方式(如Gnutella)存在搜索时间长、带宽消耗大等问题。上述两种方式都无法满足运营商大规模组网和实时业务运营的需求。

为了实现内容资源信息的快速查找，以及网络中终端、服务器系统资源的有效分配，有必要优化P2P网络中资源管理系统的设计，提高其扩展性，以满足大规模运营组网的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种P2P网络资源管理系统，其着重于监测、管理用户终端所存储的内容资源以及终端自身的系统资源。

本发明所要管理的资源包括内容资源和系统资源。其中内容资源是指电信运营商、ICP和用户提供的、存储在P2P资源管理系统终端上的合法内容源。内容源的类型包括但不限于影片、音乐、软件、文档资料等。系统资源是指P2P资源管理系统终端在内容传输、资源共享过程中提供的系统资源，其类型包括但不限于内存、硬盘等存储资源；CPU等计算资源；以及传输带宽等网络资源。

为实现上述目标，根据本发明的P2P网络资源管理系统采用了对等组(Group)和自治域(Area)两级管理方法，其中对等组(Group)是指由对等节点(peer)所建立的针对某一特定内容源的共享团体，其形成了一个传递特定内容源的虚拟交互平台。对等组与内容源一一对应，拥有唯一的组标识GroupID。自治域(Area)是为了进一步减轻资源管理中心的通讯压力，将对等组内的peer根据一定规则(如地域、加入次序等)组成粒度更小的通讯团体。自治域拥有唯一的域标识AreaID。

根据本发明的P2P网络资源管理系统由电信、ICP集中控制设备构成，包含资源管理中心RM和管理节点DR。

资源管理中心RM是资源的集中控制中心，其要求设备具有电信级的可靠性和稳定性，由运营商设备组建。

RM主要实现以下功能：

1.与内容源资源系统进行通信，获取最新的原始内容源信息；

2.创建并管理对等组Group；

3.创建并管理自治域Area，根据设备资源特点选择并指定域内的管理节点DR；

4.监测DR的状态，维护域列表；

5.根据域内成员的数量决定自治域的合并和分裂；

6.与DR交互最新资源统计信息；

7.存储并管理自治域资源统计信息；

8.根据用户特点，指定其加入相关的自治域。

管理节点DR是自治域的管理中心，负责管理域内节点的资源。通常每个自治域中只有一个DR。DR的主要功能是：

1.与RM进行通信，交互最新的资源信息；以及

2.与域内节点进行通信，存储节点资源信息。

在组建自治域的过程中，域成员的选择要遵循以下的原则中的一项或多项原则：

(一)地域优先原则

根据IP来判断用户节点所处的地域，结合该地域底层承载网络的组网现状，优先选择同一地域的节点组成自治域。这样一方面可以减少远程通讯的响应时间，提高响应速度，另一方面也可以增大同一域内节点互相服务的几率，优化网络流量流向，减少穿越骨干网的流量。地域优先原则是组建自治域的最基本的原则，尤其适用于内容下载类业务，这类业务对内容传输顺序、网络时延和抖动不敏感。

(二)进度同步原则

点播、直播等实时业务对内容传输顺序、网络时延和抖动比较敏感。因此，在组建自治域时，不仅要考虑“地域优先”原则，还应当考虑播放进度因素的影响，以增大同一域内节点互相服务的几率。

(三)比例适中原则

考虑到不同节点的计算能力和存储能力的不同，在组建自治域时，应选择合适的比例，将能力比较弱的节点和能力比较强的节点(如下载的用户和点播、直播的用户)合理分配到不同的自治域中。

域的状态不是一成不变的，而是随着域内成员数目的动态变化而改变。每个域可能有三种状态，即合并状态、稳定状态和分裂状态。每个域的状态与下列三个参数相关：即域内设定的最小节点数min、域内设定的最大节点数max和域内当前节点数num。域的状态与上述三个参数之间的关系如下：

合并状态(tune)：num<min

稳定状态(stable)：min≤num≤max

分裂状态(split)：num>max

当P2P资源管理系统平台开始进行初始化时，RM指定所有用户均在Area0。随着参与节点的加入，num增大，当用户达到一定规模，当前节点数大于max时，当前域发生分裂，形成了一个新的域。

随着参与节点的减少，num减小，当前节点数num小于min时，RM将当前域合并到相邻域，形成了一个新的域。

与现有的P2P网络中资源管理方式相比，根据本发明的层次化资源管理架构能够消除网络中心瓶颈，增强了系统的可扩展能力和可靠性，满足了大规模运营组网的需求。

同时，本发明可根据终端节点状态的变化动态地调整域的结构，及时优化资源管理系统架构，提升了资源管理中心的利用效率。

另外，通过采用地域优先、进度同步和比例适中原则中的一项或多项原则，使终端能够与就近的较好节点建立连接并获取服务，能够提升实时业务的服务质量，同时减少跨地域流量。

附图说明

下面参考附图及对实施例的具体描述能够更好地理解本发明。如图所示：

图1示出了根据本发明的P2P用户分层管理架构。

图2示出了根据本发明的资源管理系统架构。

图3示出了域的状态随当前节点数变化而改变的过程。

图4示出了终端获取初始路由的流程图。

图5示出了DR正常退出情况下的流程图。

图6示出了DR非正常退出的情况下的流程图。

图7示出了域分裂的流程图。

图8示出了域合并的流程图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的P2P用户分层管理架构。其中可以看到，所有用户peer被分成了多个对等组(如Group1至GroupN)，而对等组又被进一步分成多个自治域(如Area1至Area3)。其中的对等组与内容源一一对应，并具有唯一的组标识GroupID，对等组被进一步划分成域，每个域也具有唯一的域标识AreaID。

图2示出了根据本发明的资源管理系统架构，其中资源管理中心(RM)是由运营商设备组建的集中管理中心，而管理节点(DR)是自治域内的管理中心。RM与内容源管理系统进行通信，以获取最新的原始内容源信息；创建并管理对等组；创建并管理自治域，根据设备资源特点选择并指定域内的管理节点DR；监测DR的状态，维护自治域列表；根据域内成员的数量决定域的合并和分裂；与DR交互最新资源统计信息；存储并管理域资源统计信息；根据用户特点制定其加入相关的域。每个自治域中通常只有一个DR，用于与RM进行通信，以交互最新的资源信息；并与域内节点进行通信，以存储节点资源信息。

图3示出了域的状态随当前节点数变化而改变的过程。如前所述，当P2P资源管理系统平台开始进行初始化时，RM指定所有用户均在Area0。随着参与节点的加入，num增大，当用户达到一定规模，当前节点数大于域内设定的最大节点数max时，当前域发生分裂，形成了一个新的域。相反，随着参与节点的减少，num减小，当前节点数num小于域内设定的最小节点数min时，RM将当前域合并到相邻域，形成了一个新的域。

图4示出了终端在获取RM地址后，向其请求初始路由的流程图。首先，终端节点登录系统，获取服务的RM地址，然后向该RM发起路由请求。RM将根据节点的特点为节点选择自治域，向该节点返回DR地址，并将节点信息发送给所选的DR。之后，DR与该节点建立连接，并按照节点的请求向其返回路由信息。节点定期地向DR保护其状态信息，而DR定期地向节点发布路由更新。

当终端节点向RM请求路由时，需要向RM提交的信息至少包括：

请求服务类型：如直播、点播、内容下载等；

请求的内容片段：ContentID、SegmentID；

用户标识：PeerID、IP地址、端口、用户令牌(Usertoken)；

主机性能：共享硬盘、缓存的大小、CPU的性能；

网络传输性能：含上下行带宽、连接数等；

请求限制：如对路由数目、上行连接的限制等；

优先级别；

信用度

用户终端周期性地向DR发送状态通告，所述状态通告的信息至少包括：

请求的内容片段：ContentID、SegmentID；

负载情况：CPU、硬盘、缓存、带宽等资源的利用率、连接数。

图5示出了在DR正常退出情况下的具体流程图。当DR正常退出时，将首先向DM发送退出信息。RM将清除其在线信息，并将其标识为“退出”状态。RM查询DR数据库，根据各DR的负载状况，最终选定并通告DR2接管该域，并向DR1通告DR2的相关信息。DR1向DR2通告域的信息，包含域内节点信息、域内外路由信息等。DR1同时向域内用户终端NN通告DR2将接管该域，并通告DR2的地址等信息。用户终端NN在获取了DR2的信息后，开始向DR2通告其状态信息。DR1在等待一段时间后，正常退出。

当发现DR发生故障时，RM将指定新的DR来接替完成该域的管理。图6示出了其具体流程。首先，如果RM发现DR1非正常退出，则清除其在线信息，并将其标识为“退出”状态。RM查询DR数据库，根据各DR的负载状况，选定并通告DR2接管该域，并向DR2通告该域内节点信息的统计信息。RM向域内用户终端节点NN通告DR2将接管该域，并通告DR2地址等信息。用户终端节点NN在获取DR2的信息后，开始向DR2通告其状态信息。

RM通告给管理节点DR2的统计信息至少包括：域内节点的数目；以及每个终端节点的地址信息。

DR定期将域内节点资源的统计状态信息以文件列表的形式上传至RM，上传的周期可根据系统规模进行调整，例如可设定为5分钟/次。通告的信息至少包括：

在线的域内成员；以及域内内容资源的统计信息。

P2P资源管理系统网络中的节点动态变化比较快，因此域的状态并非一成不变的。图7示出了域分裂的流程图。在初始状态下，所有节点均位于Area0。域分裂时新域的产生遵循域的基本组织原则。首先，DR1向RM发送分裂请求，RM查询DR数据库，根据各DR的负载状况选定并通告DR2作为分裂后新域中的DR，并向DR1通告DR2的相关信息。RM对分裂后新域的成员表进行初始化，并通告给DR1。DR1向DR2通告新域的拓扑表，同时向分裂后新域中的节点通告DR2的地址等信息。分裂后新域中的成员与DR2建立通信联系，并清除DR1的相关信息。DR2向RM通告新域的统计信息，并且DR1清除新域中相关节点的信息。

图8中示出了域合并的流程图，在域合并过程中同样也遵循域的基本组织原则。首先，DR1向RM发送合并请求，RM查询DR数据库，根据各DR的负载状况，选定并通告DR2作为合并后新域中的DR，并向DR1通告DR2的相关信息。随后，DR1向DR2通告本域的拓扑表，同时向DR1所在域中的节点通告DR2的地址等信息。DR1所在域的成员与DR2建立通信联系，并清除DR1的相关信息。DR2向RM通告新域的统计信息，并且RM清除DR1及其域中节点的统计信息。

Claims

1.一种P2P网络资源管理系统，用于管理该系统中用户终端的内容资源和系统资源，其中该系统中所有用户终端被划分成多个对等组，以共享特定内容源，所述对等组与内容源一一对应，并拥有唯一的组标识；并且其中所述对等组按照特定规则被进一步划分成粒度更小的自治域，所述自治域也拥有唯一的域标识，

所述资源管理系统由资源管理中心(RM)和管理节点(DR)两级控制设备构成，

资源管理中心(RM)是由运营商设备组建的集中控制中心，负责与内容源资源系统进行通信，获取最新的原始内容源信息；创建并管理对等组；创建并管理自治域，根据设备资源特点选择并指定域内的管理节点(DR)；监测管理节点(DR)的状态，维护域列表；根据域内成员的数量决定自治域的合并和分裂；与管理节点(DR)交互最新资源统计信息；存储并管理自治域资源统计信息；以及根据用户特点，指定其加入相关的自治域；

管理节点(DR)是自治域内的管理中心，用于管理域内节点的资源，每个自治域中有一个管理节点(DR)，负责与资源管理中心(RM)进行通信，交互最新的资源信息；并与域内节点进行通信，存储节点资源信息。

2.如权利要求1所述的P2P网络资源管理系统，其中在创建自治域时，资源管理中心(RM)根据业务类型，遵照地域优先原则、进度同步原则和比例适中原则中的一项或多项原则来选择域成员。

3.如权利要求2所述的P2P网络资源管理系统，其中域的状态随着域内成员数目的动态变化而改变，当域内当前节点数大于域内设定的最大节点数时，资源管理中心(RM)使当前域分裂，形成新域；当域内当前节点数小于域内设定的最小节点数时，资源管理中心(RM)将当前域合并到相邻域，形成新域。