淺說(shuō)網(wǎng)絡(luò)泛知識(shí)的構(gòu)建方法

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1.復(fù)合自適應(yīng)QoS保障策略

a.按用戶的貢獻(xiàn)程度（如付費(fèi)或貢獻(xiàn)知識(shí)信息和文獻(xiàn)資源）將用戶等級(jí)分為實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)（RealTimePriority，RTP）、高優(yōu)先級(jí)（HighPriority，HP）和低優(yōu)先級(jí)（LowPriority，LP）。實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)用戶需要在限定的短時(shí)間內(nèi)獲得信息反饋；在服務(wù)器負(fù)載沉重情況下，對(duì)除實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)用戶之外的高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)用戶均實(shí)施降低服務(wù)質(zhì)量的服務(wù)，但在其它因素相同的情況下，優(yōu)先響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)用戶的請(qǐng)求。

b.在泛知識(shí)云中包含的信息資源包括知識(shí)詞條和文獻(xiàn)資料，這兩種資源所占用的存儲(chǔ)空間是不同的。詞條占用的存儲(chǔ)空間可以小到只有幾KB或幾十KB，若是包含圖片說(shuō)明性信息會(huì)大一些；而文獻(xiàn)資料則一般至少幾百KB（如一篇幾頁(yè)的PDF格式的期刊性論文），大的則需幾MB或十幾MB的存儲(chǔ)空間（如一篇幾十頁(yè)的碩士學(xué)位論文或上百頁(yè)的博士學(xué)位論文）。用戶在向系統(tǒng)索取這兩種資源時(shí)，系統(tǒng)因此而花費(fèi)的主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)開銷是不相同。此外，信息資源由于時(shí)間、門類等因素，導(dǎo)致一些資源的當(dāng)前閱讀群體范圍廣大（即成為熱點(diǎn)資源），一些資源則很少人關(guān)注（冷門資源）。熱點(diǎn)資源存在于服務(wù)器和大量Peer節(jié)點(diǎn)上，冷門資源則存在于服務(wù)器和少數(shù)Peer節(jié)點(diǎn)上?？梢姡诨贑loud-P2P的泛知識(shí)云系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)獲取熱點(diǎn)資源和冷門資源的選擇余地是不相同的。

c.按照服務(wù)器端的當(dāng)前資源消耗情況，可將服務(wù)器的負(fù)載分為輕負(fù)載（Lightload）、中等負(fù)載（Mediumload）、重負(fù)載（Heavyload）。為了保障用戶的服務(wù)質(zhì)量（特別是實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)用戶），需將服務(wù)器性能閾值設(shè)定為安全點(diǎn)（Safepoint）1和危險(xiǎn)點(diǎn)（Dangerouspoint）2：

（1）當(dāng)服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度10x時(shí)，服務(wù)器端滿足所有優(yōu)先等級(jí)的用戶服務(wù)請(qǐng)求；

（2）當(dāng)服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度12x時(shí)，服務(wù)器端滿足實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)和高優(yōu)先級(jí)用戶所有請(qǐng)求，以及低優(yōu)先級(jí)用戶針對(duì)詞條這樣小文件信息資源的請(qǐng)求，而將低優(yōu)先級(jí)用戶針對(duì)大文件信息資源的請(qǐng)求調(diào)度到存儲(chǔ)該文件的其它Peer節(jié)點(diǎn)上；

（3）當(dāng)服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度2x1時(shí)，服務(wù)器端滿足實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)用戶的所有請(qǐng)求，以及高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)用戶針對(duì)詞條這樣小文件信息資源的請(qǐng)求，而將高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)用戶針對(duì)大文件信息資源的請(qǐng)求調(diào)度到存儲(chǔ)該文件的其它Peer節(jié)點(diǎn)上。若節(jié)點(diǎn)當(dāng)前索取的資源是冷門資源，當(dāng)前存儲(chǔ)該資源的在線節(jié)點(diǎn)很可能只有服務(wù)器，而按照上述QoS原則，服務(wù)器又不能立即為該節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)時(shí)，則節(jié)點(diǎn)需暫緩該次服務(wù)請(qǐng)求，而等待服務(wù)器負(fù)載降至規(guī)定范圍內(nèi)再提供服務(wù)?？梢姳疚奶岢龅腝oS保障機(jī)制不再對(duì)所有用戶關(guān)于所有資源的請(qǐng)求都簡(jiǎn)單遵循傳統(tǒng)的“盡力而為（best-effort）”的服務(wù)方式。

2.系統(tǒng)模型與工作流程

提交所需下載的知識(shí)的請(qǐng)求，主服務(wù)器節(jié)點(diǎn)收到服務(wù)請(qǐng)求后，將用戶請(qǐng)求加入服務(wù)請(qǐng)求處理隊(duì)列中，對(duì)隊(duì)列中的服務(wù)請(qǐng)求依次進(jìn)行處理。系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)提供服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載情況：如果服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度主節(jié)點(diǎn)服務(wù)器普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送hello2.分配唯一的ID3.提供共享知識(shí)文件列表普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送知識(shí)文件查詢請(qǐng)求返回查詢結(jié)果發(fā)送要下載的知識(shí)文件名傳送知識(shí)文件保存知識(shí)文件，完成下載保存普通節(jié)點(diǎn)共享知識(shí)文件列表普通節(jié)點(diǎn)多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)集群服務(wù)器復(fù)合自適應(yīng)Qos服務(wù)質(zhì)量保證策略處于區(qū)間時(shí)，直接通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入服務(wù)器服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)；否則，如果服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度處于區(qū)間時(shí)轉(zhuǎn)至，如果服務(wù)器端的當(dāng)前負(fù)載程度處于區(qū)間時(shí)轉(zhuǎn)至。進(jìn)一步檢測(cè)用戶的等級(jí)，若用戶為實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)和高優(yōu)先級(jí)用戶，則通過(guò)調(diào)度模塊該服務(wù)請(qǐng)求加入服務(wù)器服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)；否則需進(jìn)一步檢測(cè)用戶的服務(wù)請(qǐng)求類型，若是針對(duì)詞條類的小文件信息資源的服務(wù)請(qǐng)求，則通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入服務(wù)器服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)；否則通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入終端節(jié)點(diǎn)服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)。進(jìn)一步檢測(cè)用戶的等級(jí)，若用戶為實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入服務(wù)器服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)；否則進(jìn)一步檢測(cè)用戶的服務(wù)請(qǐng)求類型，若是針對(duì)詞條類的小文件信息資源的服務(wù)請(qǐng)求，則通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入服務(wù)器服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)；否則通過(guò)調(diào)度模塊將該服務(wù)請(qǐng)求加入終端節(jié)點(diǎn)服務(wù)隊(duì)列，然后轉(zhuǎn)。服務(wù)請(qǐng)求被部署到相應(yīng)的服務(wù)器端節(jié)點(diǎn)，完成后續(xù)服務(wù)請(qǐng)求響應(yīng)工作。服務(wù)請(qǐng)求被部署到相應(yīng)的終端節(jié)點(diǎn)，完成后續(xù)服務(wù)請(qǐng)求響應(yīng)工作。

3.原型系統(tǒng)及性能分析

3.1原型系統(tǒng)

本文提出構(gòu)建基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云原型系統(tǒng)，底層的通信機(jī)制參考eMule協(xié)議[11-12]，文件實(shí)體分布在Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)輔存上。泛知識(shí)云原型系統(tǒng)基于eMule協(xié)議實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間通信、知識(shí)文件傳輸和多線程下載等功能。

3.2性能分析

本文提出的基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云模型及其服務(wù)質(zhì)量保障機(jī)制可以有效提升網(wǎng)絡(luò)知識(shí)共享系統(tǒng)的性能，具有以下的性能優(yōu)勢(shì)：

（1）負(fù)載分擔(dān)。與傳統(tǒng)的基于Cloud的知識(shí)系統(tǒng)相比，基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云中的知識(shí)信息資源分散于服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和用戶節(jié)點(diǎn)，用戶節(jié)點(diǎn)同時(shí)成為信息資源的提供者和消費(fèi)者，而上述的復(fù)合自適應(yīng)QoS保障策略也進(jìn)一步減輕了服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)；

（2）高資源利用率。與傳統(tǒng)的基于Cloud的知識(shí)系統(tǒng)相比基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云不但利用了服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定資源，也利用了眾多閑置的普通用戶終端節(jié)點(diǎn)上蘊(yùn)含的巨大的計(jì)算和存儲(chǔ)資源；

（3）高魯棒性。基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云采用了備份冗余的機(jī)制，重要的信息資源存儲(chǔ)在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和普通用戶終端節(jié)點(diǎn)，同時(shí)由于終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)量巨大，可靈活設(shè)置備份規(guī)模，因此系統(tǒng)不會(huì)存在單點(diǎn)失效問(wèn)題，具有較高的魯棒性。

（4）高靈活性。基于Cloud-P2P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的泛知識(shí)云中使用的復(fù)合自適應(yīng)QoS保障策略，充分考慮了不同類型的節(jié)點(diǎn)在不同的情況下獲取不同等級(jí)的服務(wù)的差異性情況，具體較高的靈活性。

4.結(jié)束語(yǔ)

將網(wǎng)絡(luò)中的各類文獻(xiàn)、知識(shí)信息有序的組織在一起；充分考慮網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)上可以利用的資源，在保障用戶使用體驗(yàn)的前提下，將用戶提交的知識(shí)索取任務(wù)從網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器端遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣的客戶端。本文進(jìn)一步提出一種動(dòng)態(tài)的復(fù)合自適應(yīng)QoS保障機(jī)制，通過(guò)綜合區(qū)分用戶與資源類型，并設(shè)定服務(wù)器負(fù)載閾值，解決傳統(tǒng)知識(shí)系統(tǒng)中存在的高峰階段服務(wù)器性能瓶頸的難題，從而達(dá)到提高系統(tǒng)中用戶整體普遍滿意度的目標(biāo)。

作者：周世杰 秦志光 單位：清華大學(xué)