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分布式虚拟环境需要解决的一个基本问题是建立一个可以容纳大量对象进行通讯的结构,使得这些对象在不断运动变化的状态下与其他对象进行快速准确的动态通讯。解决这个问题的基本思路是兴趣管理,也就是将通讯局部化,使得只有近距离的对象才能进行通讯,进而降低整个虚拟环境的整体通讯量。兴趣管理方法发展至今仍然没有完满地解决这个基本问题。这主要有两方面的原因:一方面是为兴趣管理设计的传统通讯结构不具有动态性和扩展性。另一方面,兴趣管理提出的一些信息过滤规则的实现通常需要全局的信息,本身实现难于扩展。
本文从表示模型、过滤规则和体系结构三方面对现有兴趣管理方法进行了分类,并分析了它们的局限性。同时借鉴了分布式系统研究领域和网络通讯领域的研究成果,指出采用基于内容的发布-订购模式进行兴趣管理并从协议层支持兴趣过滤,是解决上述基本问题的一个充满希望的方法。基于这个思路,本文主要做了以下工作:
(1)首次提出采用双向共享组播树作为兴趣管理的通讯拓扑结构,结合运用主动路由思想和发布-订购模式,根据数据包的兴趣区域进行主动过滤和转发的方法。这种方法同时满足了减少存储量和通讯量的要求以及快速动态改变通讯关系的要求。
(2)采取属性关系表达式作为兴趣管理的表示模型,提出了兴趣表达式的聚集方法,从而进一步降低了系统的存储量。特别是借鉴IP协议中超网/子网的构建方式,提出了属性值的聚集方法。这个方法不仅实现了属性值的聚集,还实现了属性值的超集/子集(集合)关系。
(3)首次提出利用兴趣表达式进行流量控制的方法。这些方法不仅仅是兴趣管理传统研究中的高级过滤规则,而是更类似于网络协议中的流量控制。流量控制策略从通讯底层保证了分布式虚拟环境的通讯量不超过给定阂值,从而在很大程度上提高了系统的扩展性。
本文建立了可扩展主动兴趣管理系统的原型,并在校园网内进行了实验。实验衡量了主动路由器的存储量随主机规模的变化规律,主机的接收速率以及流量控制的效果。实验结果表明:共享组播树结构使得兴趣管理系统不再受限于主机的数量,扩展性得到很大提高;主动兴趣管理方法确保主机不接受额外数据,因而有效降低了系统的通讯量;流量控制方法从通讯底层保证了通讯量的规模不超出给定的阈值,进一步提高了扩展性。