CN103686664A - 一种分布式环境中基于随机游走消息包的资源预发布方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种分布式环境中基于随机游走消息包的资源预发布方法，所属技术领域为无线通信技术。本发明所解决的问题是：在分布式环境这一缺乏骨干架构以及专属服务器的环境中，资源预发布方法难以通过专属的服务器收集的全局信息，从而难以实现全局目标资源预发布问题。本发明所提出的方案是：当网络中需要预发布资源时，采用一个随机游走消息包，通过若干次转发，寻找资源副本的最佳持有者。每一次转发依靠一个通过本地信息及相邻节点信息所构建的状态转移矩阵实现。由此在缺乏全局信息的情况下，分布式的逼近全局目标资源分布的资源预发布方法。

Description

一种分布式环境中基于随机游走消息包的资源预发布方法

一、技术领域：

本发明涉及无线通信技术领域，是一种分布式环境中基于随机游走消息包的资源预发布方法。

二、背景技术：

资源预发布(Resource Replication)方法，近年来逐渐成为在分布式环境下研究最为广泛的领域之一。当用户在一个分布式的环境中，譬如Peer-to-Peer(P2P)网络、无线自组织网络、以及无线传感器网络等等，需要向其他用户提供各种应用下的资源(譬如数据、服务等)时，能够通过资源预发布向整个分布式网络预发布资源副本。譬如在无线自组织网络中，自组织节点在这一高动态性的环境下能够利用资源预发布在网络带宽浮动较频繁、无线连接不稳定、网络分割不可预测的情况下，保障资源的可访问性、有效性以及可靠性。

在多种分布式环境中，大量研究提出了各种各样的资源预发布方法。有的旨在应对无线自组织网络下有限的可供给能量，能量消耗必须最大程度得到重视，从而提出的最小化无线自组织网络中节点的能量消耗的方法。有的研究则侧重于无线自组织网络中，高稳定性资源预发布方法，实质上是在忽略那些稳定度较低的无线连接的情况下进行资源预发布。另一些研究所提出的预发布方法则集中于提升无线自组织网络中资源预发布方法的性能。这些方法都是根据其应用领域的不同，从而提出的应对不同需求的全局目标资源分布。无一例外，这些分布当中，都需要引入对全局信息的考虑。

然而，需要注意的是，在分布式环境这一缺乏骨干架构以及专属中央服务器的环境，资源预发布方法难以通过专属的服务器收集的全局信息。从而为在各种应用需求下实现全局目标资源预发布引入了很强的约束。显而易见，由在分布式环境中部署一个专属的服务器从而为所有自组织节点收集和维护全局信息是不现实的；另一方面，在资源预发布时，通过向整个网络泛洪查询消息又需要付出过多的代价。因此，本发明提出了一种分布式的资源预发布方法，该方法用于在没有全局信息支持条件下，逼近全局最优资源预发布，以满足各种应用下的需求。

三、发明内容：

本发明提出了一种基于M-H(metropolis-hastings)方法实现在缺乏全局信息的情况下，分布式的逼近全局目标资源分布的资源预发布方法。在本方法中，每次预发布采用一个随机游走消息包，通过若干次转发，寻找资源副本的最佳持有者。每一次转发依靠一个基于M-H方法构建的状态转移矩阵实现。该方法的具体描述如下。

给定全局最优目标预发布的资源副本分布，并且能统一表示成以下形式：

$p_i=\frac{L_i}{G}---\left(1\right)$

这里的L_i为节点i的本地信息，节点i可直接获取；而G是全局信息，通常需要整个无线自组织网络的信息聚合而成。本节所提出的方法的目标，即是在缺乏全局信息G的情况下，达到任意给定的可表示为上述形式的给定式所表示的最优目标预发布的资源副本分布。本发明仅仅利用本地信息，基于M-H方法构建一个离散马尔科大链。

一旦某个资源需要预发布，则通过在这一马尔科大链上发布随机游走消息包，将该游走停止的位置作为资源副本的持有者，最终资源副本分布将逼近全局目标分布。在该马尔科大链中，马尔科大链状态代表分布式网络中各种节点，其一步转移概率为：

$P_{i,j}=\frac{1}{N_i+1}\min (1,\frac{p_j(N_i+1)}{p_i(N_j+1)})---\left(2\right)$

其中L_i与L_j分别表示节点i与节点j本地存储的局部信息，无需专属服务器收集；N_i为节点i相邻节点数目。最终，随机游走消息包进过若干次转发，其所停留的位置将作为资源副本的持有者。

四、具体实施方法：

步骤1，网络中节点收集其本地信息与相邻节点信息；

步骤2，当网络中需要预发布资源时，随机选择一个节点，生成随机游走消息包；

步骤3，该节点将根据公式(2)计算状态转移概率，并选择一个其相邻节点，将该随机游走消息包发送出去；

步骤4，任何接收到该随机游走消息包的节点，继续根据公式(2)计算状态转移概率，并选择下一条节点，发送该消息包，直到达到系统设定消息转发跳数；

步骤5，当消息包停止转发后，其所在的节点，将作为资源副本的持有者。

Claims (1)

1.一种分布式环境中基于随机游走消息包的资源预发布方法，其特征包含以下几个步骤：

A.网络中所有节点，收集其本地信息以及相邻节点的信息，无需向整个网络发送该节点信息；

B计算状态转移概率，其概率计算只需引入收集到的本地信息及相邻节点信息；

C.通过以计算得到的状态转移概率发送随机游走消息包；

D.消息包停留的节点，作为资源副本的持有节点。