一种基于SDN的自适应多路径负载均衡策略

针对传统多路径路由方法在复杂网络中的负载不均衡、吞吐量低、网络时延等问题,提出一种基于SDN的自适应多路径负载均衡策略(SDN based adaptive multipath load balancing,SDN-AMLB).利用SDN获取全局网络视图的能力,在控制层结合Adaboost算法进行自适应路由计算实现重路由,计算过程中根据网络节点负载、链路负载和数据包大小进行自适应评估并更新路径表,将评估结果引入模型更新分类器参数,通过Mininet工具进行模拟.结果表明SDNAMLB可提高全网数据传输效率和吞吐量,实现网络负载均衡,满足复杂网络环境中用户对网络传输、时延的要求.     

分布式存储中的再生码综述

分布式存储系统中通过引入冗余提高系统的可靠性,纠删码作为重要的冗余策略在分布式存储中得到越来越多的重视.分布式存储系统中,当某个存储节点失效后,需要引入新的节点来修复失效节点的数据.传统纠删码冗余策略在修复失效节点时需要传输的数据量较大近年来出现的再生码对传统纠删码进行改进以减少修复失效节点的带宽消耗.再生码引入网络编码的思想,在修复失效节点时,参与修复过程的节点首先将本节点内的数据作线性组合后再上传,最终修复带宽消耗最小 介绍了再生码的基本概念,然后介绍单节点修复再生码和合作修复再生码的编码策略,最后总结再生码的发展和研究方向     

基于MooseFS分布式云存储系统负载均衡方法的研究

基于MooseFS的分布式云存储系统,在节点间性能差异较大时存在负载不均衡问题,文章提出了一种两级负载均衡的策略,将存储节点分为若干集合,不同集合节点采用优先权值进行调度,同一个集合中节点采用权重轮询均衡算法。实际部署及实验结果表明,该文提出的负载均衡方法在存储结点性能差异较大时,可以很好地实现基于MooseFS分布式云存储系统的负载均衡。     

单向环网络上数据存储问题的研究

研究了单向环网络上的数据存储问题,得到了每个用户重构全部原始数据的带宽下界,并由此定义了最优重构分布存储方案. 接着讨论了最优重构分布存储系统中损坏节点的修复问题,得到了修复一个损坏节点所需带宽的紧的下界. 进一步指出在最优重构分布存储系统中,每个损坏节点都能够用最优带宽进行修复. 特别地,给出了一个新颖的基于欧几里得除法的最优构造方法.     

基于实验方法的无线网状网络性能研究

无线网状网络将集中式控制和分布式控制技术有机的结合起来,利用节点间的多跳转发扩展无线覆盖范围,是宽带无线网络接入技术的又一研究热点.通过建立基于linux系统的Mesh实验床,从WDS无线骨干传输链路角度对网络跳数、相邻WDS链路竞争、节点获得带宽的能力以及mesh节点接入用户变化等因素对网络性能的影响进行了深入研究,为无线网状网络的研究设计和工程实施提供一些参考.     

VoD/P2P存储中的对等数据随机访问

在基于对等网络的视频点播系统(VoD/P2P)中,由于用户请求分散、节点资源有限,存储策略的设计是一大难点。该文提出了一种存储策略——对等数据随机访问(EDRA),其核心是:面向流的视频分段、可无限扩展的冗余编码、可随机访问的对等数据。EDRA在提高视频可用性、均衡节点间负载、提高节点资源利用率、简化存储调度等方面有很好的性能。实验结果表明:EDRA非常适用于VoD/P2P存储系统,对节点带宽的利用率能比传统方案高出约89%。     

卫星网络中基于蚁群优化的概率路由算法

为了提高空间信息传输的有效性和可靠性,针对传统蚁群优化(ant colony optimization,ACO)容易造成最优路径负载过重而发生拥塞的问题,提出了一种基于蚁群优化的概率路由算法(ant colony optimization based proba-bilistic routing algorithm,ACO-PRA).根据卫星网络拓扑动态周期时变的固有特点,将拓扑周期均匀分为若干个时间片,形成基于不同时间片的卫星网络拓扑连通图;根据网络拓扑连通图,将星间链路带宽和链路容量引入到目标函数中,建立时延最小的优化模型;根据蚁群算法的节点概率函数选择下一跳节点,进而找到一条能同时满足时延带宽和链路容量要求的最佳信号传输路径.仿真结果表明,提出的基于蚁群优化的概率路由算法不仅能够降低平均端到端时延和丢包率,而且能够有效地提高网络吞吐量、平衡网络负载.     

多信道无线多跳网络中视频流的跨层优化

为提高视频流在多信道无线多跳网络中的传输质量,提出了一种分布式的跨层优化算法.首先对信道分配、干扰、带宽分配、延时分配和视频传输失真进行了数学建模,然后基于凸规划和拉格朗日对偶分解理论,在视频流端到端延时限制下通过调整信源编码速率、链路带宽、链路平均延时上限及射频和信道分配来最小化总的视频流失真.理论分析和数值仿真表明,所提出的分布式跨层优化算法可以收敛到全局最优解.     

纠删码存储系统中数据修复性能优化研究进展与展望

纠删码被广泛应用于分布式存储系统以保存在线应用的用户数据。当部分存储节点发生故障时,纠删码存储系统需使用新的存储节点替换原有失效节点,并恢复失效的用户数据。由于需要执行数据编码、传输和读写等操作,纠删码存储系统通常需要消耗较长的时间执行数据修复操作,存储的用户数据将长期处于不可靠状态。为了保障存储数据的可靠性,研究学者提出了多种数据修复性能优化方案以减少数据修复时间。本文介绍了数据修复性能优化问题,分析了各个应用场景下主要的性能瓶颈和性能优化难点,总结了提升数据修复性能的主要技术方案和研究工作,并对数据修复性能优化研究领域的未来发展方向进行展望,为纠删码存储系统设计人员准确选择适合特定应用场景的数据修复性能优化方案提供思路。     

LCDJ:面向内存集群计算的局部感知连接算法

等值连接是数据库系统中最为重要的操作之一,哈希连接在处理等值连接时,表现出较高的性能.在分布式内存数据库系统中,数据即已分布式地存储于多个节点上,哈希连接通常情况需要将参与连接的两个关系表在连接属性上按照相同的哈希函数进行数据重分区,从而保证连接属性值相同的元组被传输到同一个节点上进行本地连接操作.由于内存数据处理速率远远高于网络的数据传输速率,因此数据重分区占据了连接算法的绝大部分时间,成为分布式内存数据库系统中等值连接操作的性能瓶颈.本文提出了一种新颖的分布式内存数据库环境下的等值连接算法LCDJ(Locality Conscious Distributed Join),在充分利用高效的内存计算的同时尽量减少网络数据传输量.算法首先对每个表连接属性的数据分布进行精确的统计,并结合并行度和计算负载均衡因素,进而建立代价模型来衡量不同调度策略下的时间开销,并求出最优的调度策略.LCDJ实现于基于内存的分布式原型系统Claims中.实验结果表明,本文所提算法有效地降低了网络传输代价,大幅度减少了响应时间,比起当前流行的Hive和Shark等系统有明显的性能提升.     

基于串扰的无线传感器网络可用带宽估计算法

可用带宽是无线传感器网络中路由选择、负载均衡、多sink布置、优先级传输等策略的重要参考.文中提出一种利用串扰来估计采用了S-MAC协议的无线传感器网络可用带宽的方法.传感器节点在使用串扰避免机制后,将收集到邻节点的RTS/CTS/DATA/ACK分组中的网络分配矢量以表的形式记录在自己的缓存中,经过计算得到节点的可用带宽.仿真结果表明,该方法能够较为准确地预测S-MAC中节点周围的负载情况和竞争程度.     

网络多链路出口路由优化调度方法的改进分析

对网络多链路出口路由进行优化调度的过程中,传统的路由调度方法只分析了网络拓扑结构,容易出现链路拥塞的情况,忽略了网络流量特征,增加了队列长度与通讯时间,调度效果不佳。提出基于N元非合作模型的网络多链路出口路由优化调度方法,依据路由表空间串行流量调度的状态,对多链路网络的抽象拓扑进行设计,获得多链路网络流量能否经过链路的判断,通过非合作性理论在单控制节点中从多选择域中获取渐进次优解,使得路由数据流从单控制节点映射至多链路出口时可以保持各链路上的流量均衡。引入链路因数对各链路上路由映射的量进行管理,完成对路由调度的改进分析。实验结果表明,所提方法不仅具有很高的调度效率,而且调度均衡性和资源利用率较优。     

物联网节点任务负载量的非对称分配系统设计

在物联网接收数据流速度出现较大波动的情况下,会导致节点任务负载量过大,影响整个物联网的整体性能。当前分配系统大多采用负载均衡策略,忽略了节点间传输数量迅速增加的情况,导致时间延迟和能耗增加。为此,设计了一种新的物联网节点任务负载量非对称分配系统。当物联网节点接收到新的任务后,利用非对称分类策略对任务负载量进行分配,选择最佳转移服务器,以保证节点任务负载量分配过程中通信链路的稳定性,给出服务器选择过程。利用"握手"操作交换物联网节点和服务器的计算能力信息,获取物联网节点和服务器进行负载处理的具体比例,实现非对称分配。实验结果表明,所设计系统能耗和时延较低,有效带宽利用率较高。     

面向航空集群网络的改进型AODV路由协议

航空集群作战是未来空战重要作战模式,作战的场景、对象、态势更加复杂多变,经典的AODV(ad hoc on-demand distance vector routing)路由协议由于存在网络节点资源耗费不均以及无法适应网络拓扑结构快速变化等问题,不能很好地适应航空集群网络.提出一种基于资源可用模型和断裂链路快速修复模型的改进型AODV路由协议.协议通过设计资源可用模型改善航空集群网络中节点存储资源、计算资源、带宽资源耗费不均的问题,提高节点生存时间,并且通过设计断裂链路快速修复模型,降低重启路由发现频率,使其能更好地适应网络拓扑快速变化的航空集群网络.仿真表明,与经典的AODV协议相比,该协议在降低网络中死亡节点数目以及重启路由发现频率方面都有显著提升,对航空集群网络具有较强的适应能力.     

能量均衡的间断连接无线网络数据转发策略

针对间断连接无线网络中节点负载不均衡和能量资源受限的问题,提出了一种能量有效的数据转发策略.该策略根据网络运行的历史相遇信息,充分考虑网络特性,以分布式方式估计节点的活跃度、剩余能量和数据转发率,准确地估计节点效用值,感知网络节点的服务能力,以帕累托最优作为自适应选择最佳下一跳中继节点的理论依据,执行数据转发操作,有效地解决了由于节点自私性所导致的网络性能下降.数值结果表明,与其他能量管理机制相比,所提出的机制能够均衡网络节点负载,有效解决网络"热点"问题,延长网络生存时间,使投递率、时延等系统性能都得到大幅度提升.     

基于DCF退避机制的算法改进及其应用

无线局域网络技术中采用的基本接入方式是分布式控制DCF方法,但它需要解决2个问题：一是由多个节点同时发送数据帧而出现碰撞的情况;二是随着网络总业务量的增多或出现突发状况时,急剧增大的碰撞率情况．为此,采用改进的退避机制的算法,以减少节点接入网络时冲突的方法,提高MAC协议的整体性能,并通过建立仿真子网模型予以应用测试．结果表明,这种方法提高了网络吞吐量,解决了网络拥堵问题．提高了通信效率．     

基于柯西矩阵的最小带宽再生码研究

节点的失效在大规模分布式存储系统中是常见现象.为防止数据的丢失,系统必须解决失效节点的自修复问题.利用再生码可以在无需下载整个源文件的情况下即可恢复出失效节点的数据,从而能有效节省修复带宽.本文利用柯西矩阵作为编码矩阵,构造了一种精确修复最小带宽再生码(ER-MBR),可以精确修复失效节点,并通过实例演示了在有限域上进行编码解码及节点修复的过程.理论分析和仿真实验都表明利用柯西矩阵作为编码矩阵,其算法的运算效率优于利用范德蒙矩阵或者随机矩阵.     

基于令牌环网的动态实时带宽分配算法

提出了一种动态实时带宽分配算法 ,能够动态估算当前各个结点的实时通信负载 ,分布式地控制各个结点的令牌持有时间 .实时消息 M的负载指数和结点的实时消息负载指数 ,可以有效地衡量结点的实时通信的负载情况 ,为动态分配实时带宽提供依据 .通过模拟实验的测试 ,证明该算法优于固定带宽分配 ,同时也说明上述的两个指数是可行的     

基于节点最大剩余容量的改进负荷再分配策略

当网络中某个节点发生故障时,为了研究该节点负荷如何分配给相连节点以维持网络的正常运行的问题,本文提出基于邻居节点最大剩余容量的负荷再分配策略.当节点出现故障时,节点的负荷需要分配给其他正常的节点,其他的节点在接收负荷的同时要考虑自身的剩余容量,避免超负荷.考虑到负荷传播过程中的能耗问题,分析了路径长度对负荷分配的影响.并通过模型网络的仿真,分析了容忍参数、负荷分配参数、路径长度对负荷分配效果的影响.结果表明,通过调节路径可调参数可使网络达到期望的效果,有效防止级联故障的传播.     

基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法

为采用定向天线的特点解决无线自组网中节点异构、能量有限、带宽受限的问题,提出了一种基于定向天线的异构无线自组网拓扑控制算法K-DRNG.该算法包括三个阶段:信息收集阶段,节点控制发射功率,通过扇区转换机制收集邻域拓扑信息;拓扑构建阶段,节点根据链路权重和节点剩余能量构建定向邻近图;拓扑优化阶段,构建初始拓扑子图及添加或删除方向性链路,确保生成拓扑的双向连通性.仿真结果表明,算法能够降低网络中的节点平均能耗,提高无线资源空间复用性,改善网络性能.