CN107404541A - 一种对等网络传输邻居节点选择的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种对等网络传输邻居节点选择的方法，所述方法包括：将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；若是，则查询目标节点的网络使用量和网卡总带宽；根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点；该方法能够在降低对集群任务正常运行影响的前提下提升数据分发速度；本申请还公开了一种对等网络传输邻居节点选择的系统、一种计算机可读存储介质及服务器，具有以上有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储领域，特别涉及一种对等网络传输邻居节点选择的方法、系统和一种计算机可读存储介质及服务器。
背景技术
数据中心是容纳了计算资源、网络连接、存储等相关组件的设施，为了稳定性和可用性,通常还包括冗余、备用电源以及空调等安全设施，并且特定的数据中心的设备往往配置非常高。节点间的数据传输是数据中心中最常见的问题，比如虚拟机镜像分发，以及并行计算时中间结果的传递，如何快速地在集群中的机器间传输数据也成为数据中心的热点之一。
BitTorrent(比特流)协议被广泛应用于互联网来进行文件交换，将一个文件分成很多小的分片，需要下载同一个文件的节点间通过彼此间交换该文件的分片来完成。当下载文件时，节点间通过使用文件下载策略决定交换分片的邻居并使用一个合适的顺序来交换分片，BitTorrent采取tit-for-tat(以牙还牙)机制来避免free-riders(自私者，仅下载数据不上传)。对片选算法而言，BitTorrent协议希望每个节点都有数据和其他节点进行交换。但是数据中心网络有其不同于互联网的特点，在互联网上的用户，因为计算机的网络资源和计算资源是有限的，在这种情况下用户都有使下载速率最大化而弱化上传速率的倾向，但是理论上整个集群中的下载总带宽与总上传带宽相同，每个参与者都倾向于索取而不想付出，最后的结果就是所有节点都得不到数据，为避免这种情况的发生，BitTorrent协议采用以牙还牙(tit-for-tat)的邻居节点选择算法能维持一定的数据传输速率。
在现有技术中，将以牙还牙(tit-for-tat)应用于数据中心环境中，不仅网络带宽要比互联上大很多，且集群中所有的机器都是在管理员统一调度下完成特定任务，在保证数据分发速度的同时还要留下足够的带宽供机器正常运行时彼此间进行的数据交换，比如运行Spark分布式计算任务时，节点也需要带宽保证中间结果的交换，使用互联网上基于以牙换牙策略的邻居节点选择算法，各节点为了尽快下载数据也会尽力上传，无疑会舍本逐末，极大的影响其上正在运行的任务。
因此，如何在降低对集群任务正常运行影响的前提下提升数据分发速度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种对等网络传输邻居节点选择的方法、系统和一种计算机可读存储介质及服务器，能够在降低对集群任务正常运行影响的前提下提升数据分发速度。
为解决上述技术问题，本申请提供一种对等网络传输邻居节点选择的方法，该方法包括：
将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
可选的，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片包括：
统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
可选的，查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽包括：
读取/proc文件查询所述目标节点运行任务占用的带宽得到所述网络使用量，并查询所述网卡总带宽。
可选的，在选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点后，还包括：
向所述邻居节点发送文件数据。
可选的，还包括：
按照预设周期更新所述排序表，选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
本申请还提供了一种对等网络传输邻居节点选择的系统，该系统包括：
判断模块，用于将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
查询模块，用于当所述目标节点中有所述未下载文件分片时，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
排序模块，用于根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择模块，用于选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
可选的，所述判断模块包括：
统计单元，用于统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
比对单元，用于将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
未下载判断单元，用于根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
可选的，还包括：
更新模块，用于按照预设周期更新所述排序表，选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序执行时实现以下步骤：
将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
本申请还提供了一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现以下步骤：
将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
本发明提供了一种对等网络传输邻居节点选择的方法，将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。本方法能够在降低对集群任务正常运行影响的前提下提升数据分发速度。本申请同时还提供了一种对等网络传输邻居节点选择的系统和一种计算机可读存储介质及服务器，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种对等网络传输邻居节点选择的方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的另一种对等网络传输邻居节点选择的方法的流程图；
图3为本申请实施例所提供的一种对等网络传输邻居节点选择的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种对等网络传输邻居节点选择的方法的流程图；
具体步骤可以包括：
S101：将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接；
其中，本步骤的目的是在需要进行数据传输的节点之间建立连接，本步骤中提到的目标节点为下载同一目标文件的节点。当中心节点与目标节点之间建立连接后，连接关系是一直存在的，直至目标节点所下载的目标文件更换，在重新建立中心节点与目标节点间的连接。
S102：判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
其中，本步骤的目的是判断节点之间是否有相互传输数据的需求。可以理解的是，可以通过判断中心节点与目标节点所存有的数据的差异量来判断，目标节点中是否存在未下载文件分片。如果目标节点中不存在未下载文件分片，则说明节点之间不需要进行数据传输，可以经过预设时间间隔再次检测目标节点中是否存在未下载文件分片。可以理解的是，上述提到的预设时间间隔为本领域技术人员根据方案的实际应用情况设置的，此处不对预设时间间隔的时长进行具体的限定。
可以理解的是，判断目标节点中是否存在未下载文件分片可以是一个数据比对的过程。最简单的方法是通过文件分片的大小来进行判断是存有未下载文件分片的操作，但是这种方法无法准确得知未下载文件分片的数据大小，在特殊情况下(如目标节点与中心节点中的数据为相同大小的不同数据)可能会造成误判。当然还可以通过比对中心节点文件分片的位数组与目标节点文件分片的位数组，得知准确的未下载文件分片。当然，还会存在其他的判断目标节点是否有未下载文件分片的方法，本领域的技术人员可以根据方案的实际应用场景选择适当的方法，此处不进行具体的限定。
S103：若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
其中，本步骤是为下一步计算目标节点的剩余带宽查询相关信息。可以理解的是，由于目标节点的网络使用量和网卡总带宽不是固定不变的，因此本步骤查询的网络使用量和网卡总带宽是目标节点在当前时刻的网络使用量和网卡总带宽，在下一时刻上述两类信息可能会发生变化。而这种变化也将导致目标节点的剩余带宽发生变化，对于这种变化的解决方案将在步骤S104中作进一步的介绍。
S104：根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
其中，本步骤是建立在S103中已经获得了网络使用量和网卡总带宽的前提下的，利用网络使用量和网卡总带宽计算剩余带宽。可以理解的是，由于步骤S103中获取的网络使用量和网卡总带宽是当前时刻的网络使用量和当前时刻的网卡总带宽，因此本步骤中计算得到的剩余带宽也是当前时刻的剩余总带宽。
由于，本方案的目的是选择剩余带宽相对较大的目标节点作为邻居节点，因此本步骤中根据剩余带宽的大小对目标节点进行了排序，得到排序表。
在步骤S103中提到了由于网络使用量和网卡总带宽处于不断变化中，导致剩余带宽也不断变化的情况。此时应该每隔固定时间(如10秒)重新执行步骤S103中的操作，得到目标节点新的剩余带宽，并重新进行排序得到更新后的排序表。可以理解的是，两次查询网卡总带宽和网络使用量的操作所间隔的时间(即固定时间)是由本领域的技术人员根据方案的实际应用场景设定的，此处不进行具体的限定。
S105：选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
其中，在选择邻居节点后可以进行节点之间的数据传输，由于邻居节点的剩余带宽相对较大，因此对正常业务的造成的影响相对较小。可以理解的是，根据上述的论证各目标节点的剩余带宽是处于变化中的，因此每当更新排序表后都应选择新排序表中前N个的节点作为邻居节点，N为预设的数值本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。此处的选择前N名(预设数量名)目标节点是指在排序表中排名前预设数量名的目标节点，优选的，可以选择排序表中前四个或前五个目标节点作为邻居节点。
下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的另一种对等网络传输邻居节点选择的方法的流程图；
具体步骤可以包括：
S201：将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接。
S202：统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
其中，将第一文件分片以第一位数组的方式表示，位数组在已经下载的分片对应的位上置1，未下载的置0。
S203：将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
其中，将第二文件分片通过第二位数组表示，位数组在已经下载的分片对应的位上置1，未下载的置0。
S204：根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
S205：若是，则读取/proc文件查询所述目标节点运行任务占用的带宽得到所述网络使用量，并查询所述网卡总带宽。
S206：根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
S207：选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
S208：按照预设周期更新所述排序表，并选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
请参见图3，图3为本申请实施例所提供的一种对等网络传输邻居节点选择的系统的结构示意图；
该系统可以包括：
判断模块100，用于将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
查询模块200，用于当所述目标节点中有所述未下载文件分片时，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
排序模块300，用于根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择模块400，用于选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
在本申请提供的另一种对等网络传输邻居节点选择的系统的实施例中，所述判断模块100包括：
统计单元，用于统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
比对单元，用于将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
未下载判断单元，用于根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
进一步的，还包括：
更新模块，用于按照预设周期更新所述排序表，并选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
进一步的，还包括：
发送模块，用于向所述邻居节点发送文件数据。
进一步的，查询模块200还包括：
读取/proc文件查询所述目标节点运行任务占用的带宽得到所述网络使用量，并查询所述网卡总带宽。
由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请还提供了一种服务器，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述服务器还可以包括各种网络接口，电源等组件。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种对等网络传输邻居节点选择的方法，其特征在于，包括：
将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
若是，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片包括：
统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽包括：
读取/proc文件查询所述目标节点运行任务占用的带宽得到所述网络使用量，并查询所述网卡总带宽。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点后，还包括：
向所述邻居节点发送文件数据。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还包括：
按照预设周期更新所述排序表，并选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
6.一种对等网络传输邻居节点选择的系统，其特征在于，包括：
判断模块，用于将中心节点与集群中下载目标文件的目标节点建立连接，判断所述目标节点中是否存在未下载文件分片；
查询模块，用于当所述目标节点中有所述未下载文件分片时，则查询所述目标节点的网络使用量和网卡总带宽；
排序模块，用于根据所述网络使用量和所述网卡总宽带计算所述目标节点的剩余带宽，并按照所述剩余带宽从大到小的顺序对所述目标节点进行排序得到排序表；
选择模块，用于选择所述排序表排序前N名的目标节点作为所述邻居节点。
7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述判断模块包括：
统计单元，用于统计所述中心节点已下载的第一文件分片，并将所述第一文件分片以第一位数组的方式表示；
比对单元，用于将所述目标节点已下载的第二文件分片以第二位数组的方式表示，并将所述第一位数组与所述第二位数组进行比对得到比对结果；
未下载判断单元，用于根据所述比对结果判断所述目标节点是否存在所述未下载文件分片。
8.根据权利要求6所述系统，其特征在于，还包括：
更新模块，用于按照预设周期更新所述排序表，并选择更新后的所述排序表排序前N名的目标节点作为新的所述邻居节点。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
10.一种服务器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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