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DHT算法

2019-11-27    
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DHT 算法:

在不需要服务器的情况下,每个客户端负责一个小范围的路由,并负责存储一小部分数据,从而实现整个DHT网络的寻址和存储。(百度百科)

结构式拓扑:

1.无中央服务器,各结点的功能和地位都是相同。

2.结点间的逻辑拓扑关系是按照某种决定性的算法严格控制的。资源的放置按照该算法决定性地放置在特定的结点上。资源定位信息与P2P拓扑是紧耦合的。资源的查询也是按照决定性的算法进行。

3.适于对可用性要求高、需服务质量保证的系统,如分布式存储系统Oceanstore,CFS,PAST。典型例子:分布哈希表(Distributed Hash Table,DHT)方法。

分布哈希表DHT的特点:

数据(key)由大量分布自组织的结点来协作存储,两个基本操作: Insert(key, value),Lookup (key),功能上非常像一个hash表:Hash(key)->node。引入哈希函数以将要搜索的对象映射到唯一标识符:例如,hash(“Hey Jude”)→8045

在网络中的所有节点之间分配散列函数的范围,每个节点都包含标识符空间的一部分,每个节点必须“了解”每个对象的至少一个副本,该对象在其范围内(当存在时)。

分布哈希表(DHT)方法:

1.以分布式存储为背景解释DHT方法:海量数据文件由大量peer结点来协作存储,peer结点通过DHT方法来组织。

2.每个Peer都有唯一逻辑地址PeerID:结点间根据PeerID,按照DHT拓扑构造算法形成P2P网络拓扑;每个结点上都有一个“路由表”,保存了一些邻居结点的信息。

3.每个Peer负责存储一部分文件:各数据文件(根据其关键字key)有唯一的逻辑地址GUID;根据资源属性值ID,按照一定的映射关系将其放置到特定的结点上;Peer加入或退出时,相关Peer重新划分所负责的文件

4.文件的发布与定位:文件发布和查找过程都类似于IP路由过程;根据peer结点的“路由表”转发数据的定位消息。

DHT的数据发布:两种选择

1.节点可以缓存其范围内哈希值的每个(现有)对象

2.基于指针:(间接级别)节点缓存指向对象位置的指针。

DHT 数据查询/路由:

1.对于每个对象,其范围覆盖该对象的节点必须通过“短”路径到达。可以通过查询器节点(假设可以任意选择)。可以通过由具有对象副本的节点(当使用基于指针的方法时)。

2.不同的方法(CAN,Chord,Pastry,Tapestry)仅在路由方法上有根本的不同:任何“好”的随机散列函数就足够了。

DHT overlay的基本功能:构建拓扑、拓扑维护:节点动态加入退出、资源查询:分布式查询

DHT overlay的评价指标:节点度数,路由路径/网络直径,负载均衡,稳定性….

DHT 方法的挑战:

1.每个节点的邻居应该随覆盖参与的增长而扩展,例如,时间复杂度不应该是O(N)

2.DHT机制应该是完全分布式的(没有集中点可以阻塞吞吐量,或者可以作为单点故障)

3.DHT机制应该优雅地处理加入/离开叠加层的节点。a.需要在现有节点上重新划分范围空间b.需要重新组织邻居集c.需要引导机制将新节点连接到现有的DHT基础架构.

从下列角度(包括上面说的挑战)考虑为什么DHT算法实现起来很困难:DHT采取权力下放机制:没有中央权威服务器。可扩展:低网络流量开销。高效:快速查找项目(延迟)。动态:节点发生故障,新节点加入。通用:灵活命名

设计DHT算法要考虑的问题:

1.高性能DHT Overlay拓扑:拓扑构建、拓扑维护;结点度数与P2P网络直径的折衷:给定结点度数,如何最小化查询开销。

2.DHT逻辑拓扑与物理IP网络拓扑的匹配,P2P overlay网络中相邻两点,在物理网络中可能相距甚远。

3.DHT网络的稳定性负载平衡,各Peer间存储负载、链路负载的均衡。

3.丰富的搜索能力等,DHT方法通常只支持基于关键字的精确匹配,如何支持模糊匹配、区间匹配等。

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原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_41803874/article/details/86154089

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