CN104506578A - 发布/订阅网络的订阅信息的维护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法及装置，利用客户端订阅主题的相似性进行负载分布均衡的优化，即计算客户端两两之间的订阅主题相似度，将拥有订阅主题相似度较高的客户端尽可能归属同一代理节点和同一集群进行管理，这样，该集群和该集群内的代理节点所设置的订阅表的复杂度就会降低，得到的订阅表矩阵具有更高的稀疏性，相当于降低了订阅表组播树的平均规模，从而使得根据订阅表路由消息快速准确，且使得发布/订阅网络的负载均衡，降低发布主题下消息的带宽及流量，提高发布主题下消息的性能。

Description

发布/订阅网络的订阅信息的维护方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机网络中的发布/订阅网络维护技术，特别涉及一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法及装置。

背景技术

随着计算机网络技术的发展，出现了发布/订阅网络。发布/订阅网络采用发布/订阅交互模式，可以为大规模交互应用提供松耦交互模式。在发布/订阅网络中，消息产生者称为发布者(publisher)，消息消费者称为订阅者(subscriber)。订阅者订阅其感兴趣的主题，当任何发布者发布了订阅者订阅的主题下的信息后，所有订阅了该主题的订阅者都会异步接收到。这种在发布/订阅网络中的基于主题的交互模式的优势在于发布者和订阅者之间能够在时间、空间和同步上达到完全的解耦。由于在发布/订阅网络中的基于主题的交互模式符合计算机网络，特别是互联网应用服务的动态及异步的本质特征，所以更适合计算机网络的未来架构发展。

图1为现有技术提供的分布式发布/订阅网络的架构示意图，如图所示，代理网络由多个代理节点组成，在代理网络中的多个代理节点通过协作完成订阅主题的管理，及后续订阅主题下的信息的路由。代理节点按照角色可以分为接入节点和路由节点，其中，接入节点用于客户端的接入，对于客户端而言，该接入节点就代表了整个代理节点所属的代理网络，也称为客户端的归属代理节点(Home Broker)，路由节点(Inner Broker)负责信息的路由，也就是主题下的信息的发布。一个代理节点可以同时是接入节点和路由节点，客户端可以是订阅者，也可以是发布者，还可以同时是订阅者和发布者。

为了扩大发布/订阅网络的发布/订阅主题的规模，提出了集群式发布/订阅网络的架构，如图2所示，该网络的网络侧由管理节点和多个集群组组成，集群组分别接入管理节点，每个集群组中有多个代理节点，可以接入客户端。其中，管理节点，图中包括了主管理节点和备管理节点，互为备份，用于负责客户端的接入，集群组的划分，代理节点的加入及拓扑管理。代理节点主要完成拓扑管理、订阅信息管理及通知信息路由等三大基本功能。

在这里，代理节点为了实现上述基本功能，就需要对订阅信息进行维护，维护的方式为对订阅表进行维护。订阅表分为三种类型，包括客户端订阅表、代理节点订阅表和集群订阅表。在代理节点中设置有订阅信息管理模块，根据所管辖的客户端订阅表的更新，更新代理节点订阅表。在每个集群组中具有一个代理节点为代表代理节点，该代表代理节点中设置有订阅信息管理模块，根据集群内的代理节点订阅表，计算得到该集群组内的所有集群订阅表，发送给其他集群组内的代理节点，从而维护网络内所有的客户端的主题信息的发布/订阅。

具体地说，图3为现有技术中提供的根据客户端订阅表计算代理节点订阅表的示意图，对于每个代理节点订阅表，都是根据其管辖的客户端订阅表推算得到的。客户端订阅表采用矩阵形式表示，其中，客户端订阅表的行表示主题，列是客户端标识，标为1的说明该列对应的客户端订阅了该行所对应的主题，0表示未订阅该行所对应的主体。如图3所示的clients_table表示了T1-Tm的m个主题被r个客户端C1-Cr的订阅情况。对于一个主题，只要有一个客户端订阅了该主题，则该客户端所属的代理节点就需要订阅该主题，如图3所示，B1的订阅表由B1的客户端的订阅表(clients_table)计算得到。

在这里，每个代理节点可以根据管辖的客户端订阅表生成该代理节点的订阅信息，发布给网络中的其他代理节点。代理节点通过收到的网络中所有其他对应的代理节点的代理节点订阅表，形成最终的代理节点订阅表。如图4所示，图4为现有技术中一个集群组中的所有代理节点的代理节点订阅表的示意图。

集群组内的代表代理节点将汇总的集群组的所有代理节点的代理节点订阅表发送给其他集群组内的代表代理节点，接收其他集群组内的代表代理节点发送的其他集群组内的所有代理节点的代理节点订阅表后，最终计算得到集群组订阅表，这里不限制。所形成的集群组订阅表如图5所示，该订阅表是由集群组内的代表代理节点维护的。

当代理节点所管辖的客户端发送对一个主题的订阅请求后，该代理节点就会更新该节点的客户端订阅表，然后根据图2、图3和图4所示的过程更新代理节点订阅表、集群组内的所有代理节点订阅表及集群组订阅表，完成订阅信息的维护。

当某个客户端要发送主题下的信息时，就将该信息发送给所属代理节点，由所属代理节点根据代理节点订阅表、集群组内的所有代理节点订阅表及集群组订阅表，确定订阅该消息所属主题的其他客户端，推送该消息即可。当订阅该消息所属主题的其他某一客户端不在线时，也可以由代理节点缓存该消息，等到后续该其他某一客户端发送推送请求时，将所缓存的该消息发布给订阅该消息所属主题的该其他某一客户端。

为了在集群式的订阅/发布网络中平稳且无延时的传输信息，则需要提高网络的系统性能，而网络的系统性能不仅仅取决于消息匹配主题的算法准确度及速率，而且取决于消息的路由算法和负载均衡等多方面因素。尤其是当订阅/发布网络中的集群规模及集群组数量都增大之后，决定订阅/发布网络中的消息的路由是否准确快速、及决定是否负载均衡的订阅表规模也会急速扩大，订阅请求流量也会增加，更新订阅表的频率也会增大，这需要耗费更多的网络带宽，降低了网络的系统性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法，该维护方法能够减少订阅表的复杂度，从而使得根据订阅表路由消息快速准确，且使得发布/订阅网络的负载均衡。

本发明还提供一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护装置，该维护装置能够减少订阅表的复杂度，从而使得根据订阅表路由消息快速准确，且使得发布/订阅网络的负载均衡。

根据上述目的，本发明是这样实现的：

一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法，应用在集群式的发布/订阅网络中，由管理节点执行，该方法包括：

计算网络中的客户端两两之间订阅主题的相似度；

将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一集群内或同一代理节点上。

一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护装置，包括：相似度计算模块及接入管理模块，其中，

相似度计算模块，用于计算网络中的客户端两两之间订阅主题的相似度；

接入管理模块，用于将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一集群内或同一代理节点上。

由上述方案可以看出，本发明利用客户端订阅主题的相似性进行负载分布均衡的优化，即计算客户端两两之间的订阅主题相似度，将拥有订阅主题相似度较高的客户端尽可能归属同一代理节点和同一集群进行管理，这样，该集群和该集群内的代理节点所设置的订阅表的复杂度就会降低，得到的订阅表矩阵具有更高的稀疏性，相当于降低了订阅表组播树的平均规模，从而使得根据订阅表路由消息快速准确，且使得发布/订阅网络的负载均衡，降低发布主题下消息的带宽及流量，提高发布主题下消息的性能。

附图说明

图1为现有技术提供的分布式发布/订阅网络的架构示意图；

图2为现有技术提供的集群式发布/订阅网络的架构示意图；

图3为现有技术中提供的根据客户端订阅表计算代理节点订阅表的示意图；

图4为现有技术中一个集群组中的所有代理节点的代理节点订阅表的示意图；

图5为吸纳有集中的集群组订阅表的示意图；

图6为本发明实施例提供的发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法流程图；

图7为本发明实施例提供的代理节点订阅表一的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的代理节点订阅表二的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的发布/订阅网络中的订阅信息的维护装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

从背景技术可以看出，为了在集群式的订阅/发布网络中平稳且无延时的传输信息，则需要提高网络的系统性能。网络的系统性能不仅仅取决于消息匹配主题的算法准确度及速率，而且取决于消息的路由算法和负载均衡等多方面因素。决定订阅/发布网络中的消息的路由是否准确快速、及决定是否负载均衡，是订阅表的平均规模。因此，提高网络的系统性能，就需要减小订阅表的平均规模，尤其当订阅/发布网络中的集群规模及集群组数量都增大时。

因此，本发明实施例利用客户端订阅主题的相似性进行负载分布均衡的优化，即计算各个客户端的订阅主题相似度，将拥有订阅主题相似度较高的客户端尽可能归属同一代理节点和同一集群进行管理，这样，该集群和该集群内的代理节点所设置的订阅表的复杂度就会降低，得到的订阅表矩阵具有更高的稀疏性，相当于降低了订阅表组播树的平均规模，从而使得根据订阅表路由消息快速准确，且使得发布/订阅网络的负载均衡，降低发布主题下消息的带宽及流量，提高发布主题下消息的性能。

图6为本发明实施例提供的发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法流程图，应用在集群式的发布/订阅网络中，由管理节点执行，以一个集群组内进行说明，其具体步骤为：

步骤601、计算集群组内的客户端之间订阅主题的相似度；

步骤602、将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一代理节点上；

在本步骤中，可以设置相似度值范围，将所计算的集群组内的客户端之间订阅主题的相似度，分别与所设置的相似度值范围比较，如果在范围内，则将客户端接入同一代理节点上，否则，将客户端接入不同的代理节点上；

在这里，所设置的相似度值范围是根据网络负载情况及订阅表规模设置的。

在执行完图6的步骤后，集群组内的代理节点就可以按照背景技术计算得到代理节点订阅表，然后再由集群组内的代表代理节点计算得到集群组订阅表，发送给其他集群组。

在本发明中，还可以在网络的系统范围内计算所有客户端两两之间的订阅主题的相似度，然后将订阅主体的相似度较高的客户端接入到同一集群组内的同一代理节点上。

在本发明中，所述订阅主题的认定采用词向量技术。词向量技术就是将表示不同但是含义相同或相近的主题，认为是同一类主题，从而将相近或相同的订阅主题认为是同一类订阅主题，在此技术上计算客户端之间订阅主题的相似度。

具体地说，这里采用的词向量技术指的是分布式表示(Distributedrepresentation)的词向量技术。主题采用的词向量，就是把每个词表示为一个很长的向量，这个向量的维度是词表大小，其中该向量的绝大多数维度为0，只有一个维度的值为1，这个维度值就代表了当前的词。分布式词向量表示的词向量技术，就是使得相似或相关的词向量的距离值设置在所预定的距离范围内，词向量的距离值可以用最传统的欧氏距离来衡量，也可以用余弦夹角来衡量。

也就是说，对于客户端可以订阅的主题，采用分布式的词向量技术进行词向量表示后，根据计算得到的两两主题之间的词向量的距离值是否在所设定的距离范围内，确定是否标识为同一类主题，然后后续在计算集群组内的客户端之间订阅主题的相似度时，计算的是集群组内的客户端之间订阅同一类主题的相似度。

在本发明实施例中，计算集群组内的客户端之间订阅主题的相似度采用公式 $d(C_1,C_2)=\sqrt{{[S(C_1,T_1)-S(C_2,T_1)]}^2+{[S(C_1,T_2)-S(C_2,T_2)]}^2+...+{[S(C_1,T_m)-S(C_2,T_m)]}^2}$ 计算得到，其中，d(C₁，C₂)表示计算得到的客户端C₁和客户端C₂之间订阅主题的相似度，S(C_n，T_m)表示客户端C_n订阅主题T_m的空间距离值。

举一个例子说明上述公式。

代理节点B₁服务于客户端C₁和C₃，代理节点B₂服务于客户端C₂和C₄。由此，计算出来的代理节点订阅表如图6所示。采用上述公式计算后，可以得到，客户端C₁和客户端C₂具有更高的订阅主题的相似度，客户端C₃和客户端C₄具有更高的订阅主题的相似度，则系统的管理节点可以将客户端C₂迁移到B₁节点，将将客户端C₃迁移到B₂节点。这样，当集群组的代表代理节点再次计算集群组订阅表时，如图8所示，明显比图7所示的集群订阅表具有更高的稀疏性。

图9为本发明实施例提供的发布/订阅网络中的订阅信息的维护装置结构示意图，包括：相似度计算模块及接入管理模块，其中，

相似度计算模块，用于计算集群组内的客户端之间订阅主题的相似度；

接入管理模块，用于将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一代理节点上。

在该结构中，接入管理模块，还用于将所计算的集群组内的客户端之间订阅主题的相似度，分别与所设置的相似度值范围比较，如果在范围内，则将客户端接入同一代理节点上，否则，将客户端接入不同的代理节点上。

在该结构中，相似度计算模块，还用于在网络的系统范围内计算所有客户端两两之间的订阅主题的相似度；

接入管理模块，还用于将订阅主体的相似度较高的客户端接入到同一集群组内的同一代理节点上。

在该结构中，所述订阅主题为订阅同一类主题：订阅主题采用分布式的词向量技术进行词向量表示后，根据计算得到的两两主题之间的词向量的距离值是否在所设定的距离范围内，确定是否为同一类主题。

在该结构中，所述客户端之间订阅主题的相似度采用公式 $d(C_1,C_2)=\sqrt{{[S(C_1,T_1)-S(C_2,T_1)]}^2+{[S(C_1,T_2)-S(C_2,T_2)]}^2+...+{[S(C_1,T_m)-S(C_2,T_m)]}^2}$ 计算得到，其中，d(C₁，C₂)表示计算得到的客户端C₁和客户端C₂之间订阅主题的相似度，S(C_n，T_m)表示客户端C_n订阅主题T_m的空间距离值。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护方法，其特征在于，应用在集群式的发布/订阅网络中，由管理节点执行，该方法包括：

计算网络中的客户端两两之间订阅主题的相似度；

将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一集群内或同一代理节点上。

2.如权利要求1所述的维护方法，其特征在于，所述订阅主题为订阅同一类主题，过程为：

订阅主题采用分布式的词向量技术进行词向量表示后，根据计算得到的两两主题之间的词向量的距离值是否在所设定的距离范围内，确定是否为同一类主题。

3.如权利要求1或2所述的维护方法，其特征在于，所述客户端之间订阅主题的相似度采用公式 $d(C_1,C_2)=\sqrt{{[S(C_1,T_1)-S(C_2,T_1)]}^2+{[S(C_1,T_2)-S(C_2,T_2)]}^2+...+{[S(C_1,T_m)-S(C_2,T_m)]}^2}$ 计算得到，其中，d(C₁，C₂)表示计算得到的客户端C₁和客户端C₂之间订阅主题的相似度，S(C_n，T_m)表示客户端C_n订阅主题T_m的空间距离值。

4.如权利要求1所述的维护方法，其特征在于，所述将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一代理节点为：

可以设置相似度值范围，将所计算的客户端两两之间订阅主题的相似度，分别与所设置的相似度值范围比较，如果在范围内，则将该两个客户端接入同一代理节点上；

所设置的相似度值范围是根据网络负载情况及订阅表规模设置的。

5.如权利要求1所述的维护方法，其特征在于，所述网络中的客户端为集群内的客户端；

所述接入为接入同一代理节点上。

6.如权利要求1所述的维护方法，其特征在于，该方法还包括：集群组内的代理节点计算得到代理节点订阅表，再由集群组内的代表代理节点计算得到集群组订阅表，发送给其他集群组。

7.一种发布/订阅网络中的订阅信息的维护装置，其特征在于，包括：相似度计算模块及接入管理模块，其中，

相似度计算模块，用于计算网络中的客户端两两之间订阅主题的相似度；

接入管理模块，用于将订阅主题的相似度较高的客户端接入同一集群内或同一代理节点上。

8.如权利要求7所述的维护装置，其特征在于，

接入管理模块，还用于将所计算的集群组内的客户端之间订阅主题的相似度，分别与所设置的相似度值范围比较，如果在范围内，则将客户端接入同一代理节点上；

所设置的相似度值范围是根据网络负载情况及订阅表规模设置的。

9.如权利要求7所述的所述的维护方法，其特征在于，所述网络中的客户端为集群内的客户端；

所述接入为接入同一代理节点上。

10.如权利要求7所述的所述的维护方法，其特征在于，所述客户端之间订阅主题的相似度采用公式

$d(C_1,C_2)=\sqrt{{[S(C_1,T_1)-S(C_2,T_1)]}^2+{[S(C_1,T_2)-S(C_2,T_2)]}^2+...+{[S(C_1,T_m)-S(C_2,T_m)]}^2}$ 计算得到，其中，d(C₁，C₂)表示计算得到的客户端C₁和客户端C₂之间订阅主题的相似度，S(C_n，T_m)表示客户端C_n订阅主题T_m的空间距离值。