CN103886035A - 移动p2p数据查询方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动P2P数据查询方法，包括：请求节点向其家乡区域广播第一请求消息以查询一数据项；判断请求节点在第一预定时间内是否接收到来自其家乡区域的第一应答消息，如果否，则请求节点向缓存节点发出缓存请求消息；缓存节点接收到缓存请求消息后，向数据项的家乡区域广播第二请求消息；判断缓存节点在第二预定时间内是否接收到来自数据项的家乡区域的第二应答消息，如果是，则缓存节点根据数据项的重要性对缓存节点的缓存项进行替换；缓存节点将其接收到第二应答消息发送给请求节点。本发明可减少无线移动网络中常有的响应延迟、稳定性差、数据丢失率高等问题，提高数据查询效率以及节省带宽和网络消耗。

Description

移动P2P数据查询方法

技术领域

本发明涉及移动P2P数据查询领域，特别是涉及一种移动P2P数据查询方法。

背景技术

移动P2P是由应用推动的一个研究领域，这种推动有着坚实的市场基础和技术基础。在移动增值业务时代到来的前夕，移动P2P的市场无疑会是巨大的。固定网络上的P2P技术，移动adhoc网络技术以及3G等移动通信技术现都已基本成熟，并且正朝着更高更好的方向发展，这些又都给移动P2P技术打下了很好的技术基础，极大地推动了移动P2P技术的发展。

手持移动设备的角色已经开始转变，由只提供通话和短信功能的移动设备向个人信息移动处理设备转变。由此，手持移动设备一般在移动环境中使用，这意味着连接到网络中的设备，其IP地址可能经常发生变化。在P2P网络中，其P2P应用分布式结构，使系统具有较好的鲁棒性。因此，P2P网络的特点，使之非常适合于移动网络环境下使用。因此，逐渐成熟的移动环境使研究者关注与分布式更强、参与性更广的移动对等网络（MP2P）环境。在Internet的主流应用P2P技术将向移动设备扩展，在移动环境中得到更广泛的应用。由此可见，在移动环境中实现P2P应用对于运营商和用户都有非常重大的意义。

对移动P2P应用的研究，目前要集中在以下几个方面：（1）体系结构（2）数据查询算法（3）系统应用设计架构（4）安全研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于缓存技术的适应于移动环境的移动P2P数据查询方法，通过该方法可减少无线移动网络中常有的响应延迟、稳定性差、数据丢失率高等问题，提高数据查询效率以及节省带宽和网络消耗。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种移动P2P数据查询方法，包括：请求节点向其家乡区域广播第一请求消息以查询一数据项；判断所述请求节点在第一预定时间内是否接收到来自其家乡区域的第一应答消息，如果否，则所述请求节点向缓存节点发出缓存请求消息；所述缓存节点接收到所述缓存请求消息后，向所述数据项的家乡区域广播第二请求消息；判断所述缓存节点在第二预定时间内是否接收到来自所述数据项的家乡区域的第二应答消息，如果是，则所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换；所述缓存节点将其接收到所述第二应答消息发送给所述请求节点。

进一步地，所述数据项的家乡区域的所述请求节点通过哈希函数确定得到的。

进一步地，所述哈希函数的函数关系式为：

H（key）=P_i

其中，key为每个所述数据项所包含的关键字，P_i为所述数据项的家乡区域，H为哈希函数以使每个节点把所述关键字key映射到所述数据项的家乡区域的位置。

进一步地，所述第一请求消息包括所述请求节点的标志符和所述数据项。

进一步地，所述第二请求消息包括所述请求节点的标识符、所述数据项的家乡区域和所述数据项。

进一步地，所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换之前包括：判断所述缓存节点是否有足够的缓存空间，如果有足够的缓存空间，则直接存储所述数据项，否则进行所述替换。

进一步地，所述重要性根据所述数据项的存取次数、所述数据项的大小、所述请求节点与发出所述第二应答消息的响应节点之间的距离、和查询时间确定。

进一步地，所述重要性通过下式计算得到：

$\mathrm{Value}=f_a\×\mathrm{count}+f_b\×\frac{1}{\mathrm{size}}+f_c+\mathrm{time}+f_d+\mathrm{dis}$

其中，

Value表示重要性；

count表示数据项在所有广播区域中的存取次数；

size表示数据项的大小；

time表示数据项的查询时间；

dis表示请求节点和响应节点之间的距离；

f_a，f_b，f_c，f_d分别表示count、size、time和dis的权重系数。

进一步地，所述缓存项包括用于避免检索到过期失效数据的标志位。

进一步地，所述缓存节点为移动性较小且性能良好的节点。

由于采用了缓存机制，并根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换，因此，本发明的上述技术方案可减少无线移动网络中常有的响应延迟、稳定性差、数据丢失率高等问题，提高数据查询效率以及节省带宽和网络消耗。

附图说明

图1示意性示出了请求节点在其家乡区域内的查询；

图2示意性示出了请求节点在请求数据项的家乡区域内的查询。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本申请中提出了一种新的缓存加入技术。当一个请求节点接收到被请求的数据项的应答后，首先判断该数据项是否来自与该请求节点相同的区域，如果是同一区域，则该数据项不需要缓存；如果不是同一区域，则该数据项就需要在请求节点的家乡区域选择一个节点作为缓存节点，用来缓存请求的数据项信息。

由于缓存节点的大小是受限制的，因此缓存节点中的数据需要经常性的更换。本专利中主要考虑四个因素来选择替换的数据项：（1）数据项的存取次数；（2）数据项的大小；（3）查询相应时间；（4）请求和响应节点所在区域的距离。根据这四个因素，本专利提出一种特征函数来确定每个数据项的特征值。通过这个特征函数反映数据项在整个区域中的重要性。

请参考图1和图2，一种移动P2P数据查询方法，包括：

步骤1，请求节点向其家乡区域广播第一请求消息以查询一数据项；

步骤2，判断所述请求节点在第一预定时间内是否接收到来自其家乡区域的第一应答消息，如果否，则所述请求节点向缓存节点发出缓存请求消息；

步骤3，所述缓存节点接收到所述缓存请求消息后，向所述数据项的家乡区域广播第二请求消息；

步骤4，判断所述缓存节点在第二预定时间内是否接收到来自所述数据项的家乡区域的第二应答消息，如果是，则所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换；

步骤5，所述缓存节点将其接收到所述第二应答消息发送给所述请求节点。

由于采用了缓存机制，并根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换，因此，本发明的上述技术方案可减少无线移动网络中常有的响应延迟、稳定性差、数据丢失率高等问题，提高数据查询效率以及节省带宽和网络消耗。

本发明根据步骤1，2和3，对移动网络进行区域分组，同时可以利用节点缓存提高节点的应答效率，减少应答的反馈时间。同时，还可利用步骤4和5解决分组内无法命中的扩散查找，以及缓存节点的缓存项替换，也能够为下一次寻找提供命中率情况。

本发明的上述技术方案利用：节点缓存技术、缓存内容的快速检索技术，缓存内容的动态替换技术以及关键的基于家乡区域的分组数据查询方法。发明首先通过节点缓存减少了无线移动网络中的数据查询消耗时间，同时提供了数据资源的可重用率，通过合理的缓存替换方法提高了数据查询的命中率，减少查询次数。以分组的方式将P2P数据的查询区域化，减少了交换数据的流量。最终使得P2P数据查询和传输在移动网络的效率有了一定提高。

优选地，所述数据项的家乡区域的所述请求节点通过哈希函数确定得到的。

优选地，所述哈希函数的函数关系式为：

H（key）=P_i

其中，key为每个所述数据项所包含的关键字，P_i为所述数据项的家乡区域，H为哈希函数以使每个节点把所述关键字key映射到所述数据项的家乡区域的位置。

优选地，所述第一请求消息包括所述请求节点的标志符和所述数据项。

优选地，所述第二请求消息包括所述请求节点的标识符、所述数据项的家乡区域和所述数据项。

优选地，所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换之前包括：判断所述缓存节点是否有足够的缓存空间，如果有足够的缓存空间，则直接存储所述数据项，否则进行所述替换。

优选地，所述重要性根据所述数据项的存取次数、所述数据项的大小、所述请求节点与发出所述第二应答消息的响应节点之间的距离、和查询时间确定。

优选地，所述重要性通过下式计算得到：

$\mathrm{Value}=f_a\×\mathrm{count}+f_b\×\frac{1}{\mathrm{size}}+f_c+\mathrm{time}+f_d+\mathrm{dis}$

其中，

Value表示重要性；

count表示数据项在所有广播区域中的存取次数；

size表示数据项的大小；

time表示数据项的查询时间；

dis表示请求节点和响应节点之间的距离；

f_a，f_b，f_c，f_d分别表示count、size、time和dis的权重系数。

优选地，所述缓存项包括用于避免检索到过期失效数据的标志位，以实现缓存一致性。例如，标志位0表示过期数据，1表示有效数据。

优选地，所述缓存节点为移动性较小且性能良好的节点。对缓存节点的选择非常重要，我们选择移动性较小且性能良好的节点作为缓存节点。通过该方法来缓存数据，就不需要像传统方法那样在相同区域复制多份数据，因为它们能够在随后的请求中从本地获得。

请参考图1，请求节点P首先在自己的家乡区域通过洪泛广播方式发送数据项查询请求（第一请求消息），为了限制节点无限时的查询，本专利设置了第一预定时间（TTL），TTL的具体值可以根据网络的稳定情况以及节点设备的性能决定。如果在第一预定时间内，请求节点P的邻居节点Pi响应了请求节点P的查询请求，向节点P发送应答，则表明邻居节点Pi有查询数据项的副本，即邻居节点Pi即为目标节点，这个过程称为本地命中。

请参考图2，当请求节点P在自己的家乡区域洪泛查询数据项时，请求节点P的邻居节点Pi没有给出第一应答消息，那么请求节点P开始考虑在其家乡区域外查询。此时，需要加入缓存管理。

首先，讲法节点P通过哈希函数来确定数据项的家乡区域。

其次，确定家乡区域后，请求节点P向缓存节点Pm发送一个缓存请求消息（第二请求消息）。优选地，该请求消息包含三部分：（1）节点P的标识符；（2）数据项的家乡区域；（3）被请求的数据项。

第三，当缓存节点Pm收到缓存请求消息后，立即向数据项的家乡区域广播数据查询请求。在限定的TTL（第二预定时间）内，如果数据项家乡区域的响应节点Pi响应了缓存节点的查询请求，则响应节点Pi向缓存节点Pm发送第二应答消息。

第四，当缓存节点Pm收到第二应答消息后，首先根据上式计算数据项的用于反映数据项重要性的特征值，并根据特征值进行缓存替换。也就是说，有用值（特征值）大的缓存数据项其优先级设置更高。当节点数据项有用值更新完成后，即可将数据项的应答请求按原路还回给请求节点P。

特别地，在图2中，也要注意缓存节点的容量问题。当缓存节点的容量达到一定程度无法再缓存数据项时，可根据缓存数据项的有用值的大小对缓存数据进行删除，即优先删除有用值小的数据项。

第五，当请求节点P发送的数据项查询请求在第一预定时间和第二预定时间内都没有收到响应消息，则表明数据项查询失败。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动P2P数据查询方法，其特征在于，包括：

请求节点向其家乡区域广播第一请求消息以查询一数据项；

判断所述请求节点在第一预定时间内是否接收到来自其家乡区域的第一应答消息，如果否，则所述请求节点向缓存节点发出缓存请求消息；

所述缓存节点接收到所述缓存请求消息后，向所述数据项的家乡区域广播第二请求消息；

判断所述缓存节点在第二预定时间内是否接收到来自所述数据项的家乡区域的第二应答消息，如果是，则所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换；

所述缓存节点将其接收到所述第二应答消息发送给所述请求节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据项的家乡区域的所述请求节点通过哈希函数确定得到的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述哈希函数的函数关系式H（key）=P_i

其中，key为每个所述数据项所包含的关键字，Pi为所述数据项的家乡区域，H为哈希函数以使每个节点把所述关键字key映射到所述数据项的家乡区域的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一请求消息包括所述请求节点的标志符和所述数据项。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二请求消息包括所述请求节点的标识符、所述数据项的家乡区域和所述数据项。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓存节点根据所述数据项的重要性对所述缓存节点的缓存项进行替换之前包括：

判断所述缓存节点是否有足够的缓存空间，如果有足够的缓存空间，则直接存储所述数据项，否则进行所述替换。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重要性根据所述数据项的存取次数、所述数据项的大小、所述请求节点与发出所述第二应答消息的响应节点之间的距离、和查询时间确定。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重要性通过下式计算得到：

$\mathrm{Value}=f_a\×\mathrm{count}+f_b\×\frac{1}{\mathrm{size}}+f_c+\mathrm{time}+f_d+\mathrm{dis}$

其中，

Value表示重要性；

count表示数据项在所有广播区域中的存取次数；

size表示数据项的大小；

time表示数据项的查询时间；

dis表示请求节点和响应节点之间的距离；

f_a，f_b，f_c，f_d分别表示count、size、time和dis的权重系数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓存项包括用于避免检索到过期失效数据的标志位。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓存节点为移动性较小且性能良好的节点。

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