Điều khiển tắc nghẽn trên mạng ngang hàng có cấu trúc

I ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN TRỌNG TẤN ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRÊN MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 II ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN TRỌNG TẤN ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRÊN MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC Ngành: Công nghệ Thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu mạng máy tính Mã số: 60 48 15 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Hoài Sơn HÀ NỘI - 2011 III Mục lục Mở đầu Chương Tổng quan 1.1 Mạng ngang hàng 1.1.1 Mức độ phân tán 1.1.2 Cấu trúc mạng 1.2 Mạng ngang hàng có cấu trúc 1.2.1 Đặc điểm DHT 1.2.2 Cấu trúc hệ thống 1.3 Mạng Chord 1.3.1 Mô hình Chord 10 1.3.2 Tìm kiếm mạng Chord 11 1.3.3 Quá trình tham gia ổn định mạng 14 Chương Vấn đề điều khiển tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc 16 2.1 Tắc nghẽn tầm quan trọng việc điều khiển tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc 16 2.2 Phân tích q trình sụp đổ tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc 17 2.2.1 Khái quát 17 2.2.2 Định nghĩa 17 2.2.3 Các mơ hình 19 2.2.4 Tổng tải đến O 19 2.2.5 Ví dụ với triệu nút 22 2.2.6 Phân tích trạng thái tiệm cận A 22 2.2.7 Kết luận 25 Chương Các nghiên cứu điều khiển tắc nghẽn DHT 26 3.1 Phương pháp CSCC 26 3.2 Phương pháp BPCC 27 3.3 Phương pháp Marking 28 3.4 Phương pháp định tuyến thích nghi 31 Chương Điều khiển tắc nghẽn sử dụng phương pháp thay đổi bảng định tuyến 34 4.1 Đề xuất phương pháp 34 4.2 Nội dung chi tiết 34 4.2.1 Phát tắc nghẽn 34 4.2.2 Xử lý trường hợp có tắc nghẽn 35 4.2.3 Xử lý hết tắc nghẽn 36 4.3 Ví dụ minh họa 37 4.4 Nhận xét phương pháp 39 Mô kết 41 5.1 Mô 41 5.1.1 Chương trình mô 41 IV 5.1.2 Các thay đổi áp dụng 44 5.2 Kết 45 5.2.1 So sánh với mơ hình Chord chuẩn 45 5.2.2 Đánh giá hiệu tiến hành tùy chỉnh tham số cải tiến phương pháp 47 Kết luận hướng phát triển 50 V Danh mục hình ảnh Hình 1: Mạng ngang hàng phân tán hoàn toàn Hình 2: Mạng ngang hàng phân tán phần Hình 3: Mạng ngang hàng lai Hình 4: Bảng băm phân tán – DHT Hình 5: Mơ hình vịng Chord với khóa có chiều dài bit 11 Hình 6: Quá trình tìm kiếm đơn giản Chord 12 Hình 7: Bảng finger nút 13 Hình 8: Giả mã phương pháp tìm kiếm cải tiến 13 Hình 9: Q trình tìm kiếm khóa 54 nút 14 Hình 10: (a) tải đến nút tạo P0, (b) Tải tới rời khỏi nút 18 Hình 11: Thơng lượng đạt so sánh với tốc độ truy vấn cho hệ thống DHT với triệu nút hai trường hợp tắc nghẽn M1 M2 Mạng DHT sụp đổ tải tới đạt đến giá trị xopt 22 Hình 12: Phương pháp CSCC 26 Hình 13: Phương pháp BPCC 28 Hình 14: Mạng DHT với nút 31 Hình 15: Truy vấn thông thường mạng Chord (m=8) 37 Hình 16: Bảng định tuyến ban đầu nút P8 38 Hình 17: Bảng định tuyến nút P8 xảy tình trạng tắc nghẽn nút P42 38 Hình 18: Truy vấn thay đổi đường áp dụng giải pháp chống tắc nghẽn 38 Hình 19: Mơ hình mạng mơ 41 Hình 20: Mơ hình lớp Node 42 Hình 21: Biểu đồ số lượng gói tin bị loại bỏ áp dụng khơng áp dụng việc điều khiển tắc nghẽn 45 Hình 22: Biểu đồ thể số gói tin trung bình phải sử dụng với truy vấn thành cơng 46 Hình 23: Ảnh hưởng việc thay đổi giá trị xác định mức độ tắc nghẽn mềm nút 47 Hình 24: Ảnh hưởng số lượng nút khôi phục bảng định tuyến lên hiệu hệ thống 48 Hình 25: Hiệu hệ thống thay đổi cải tiến phương pháp điều khiển tắc nghẽn 48 Mở đầu Ngày với mức độ phổ biến máy tính cá nhân mạng Internet, mạng ngang hàng với nhiều đặc tính phù hợp cho hệ thống phân tán, ngày thu hút nhiều ý người sử dụng giới nghiên cứu phát triển ứng dụng Cùng với xu mơ hình mạng ngang hàng có cấu trúc dành nhiều quan tâm phát triển đặc điểm mạng ngang hàng túy, khơng u cầu có tham gia máy chủ trung tâm Đặc điểm giúp mạng ngang hàng cấu trúc có khả mở rộng tốt hơn, loại bỏ singlepoint-of-failure, nhiên tạo nhiều vấn đề kỹ thuật cần phải giải Rất nhiều ứng dụng phức tạp phát triển tảng mạng ngang hàng có cấu trúc hệ thống truy vấn liệu, hay hệ thống quản trị sở liệu… Các ứng dụng phức tạp với số lượng thông điệp chuyển tải mạng vô lớn gây khó khăn cho việc trì hệ thống hoạt động cách hiệu Thêm mạng ngang hàng nói chung mạng ngang hàng có cấu trúc nói riêng thường xuyên xuất việc số tài nguyên truy vấn nhiều lần khoảng thời gian định, gây tăng vọt số lượng truy vấn số nút mạng Khi mạng tồn nút có số lượng truy vấn tới cao khả xử lý gây tình trạng tắc nghẽn cục nút Nếu khơng có chế điều khiển tắc nghẽn hợp lý dẫn đến việc tắc nghẽn lan rộng mạng gây sụp đổ mạng Điều gây cản trở đến việc sử dụng mạng ngang hàng có cấu trúc ứng dụng môi trường thực tế nơi nút tham gia mạng có khả xử lý đường truyền đa dạng Do việc tạo chế điều khiển tắc nghẽn hiệu nhu cầu thiết yếu với hệ thống mạng ngang hàng có cấu trúc Luận văn thơng qua việc tìm hiểu mạng ngang hàng có cấu trúc (cụ thể mơ hình mạng Chord) phân tích q trình sụp đổ tắc nghẽn nêu bật tầm quan trọng việc điều khiển tắc nghẽn Khóa luận cịn tìm hiểu nghiên cứu có liên quan trước đây, phân tích ưu nhược điểm chúng nhằm đề xuất phương pháp điều khiển tắc nghẽn, bổ sung cho phương pháp có Phương pháp sử dụng việc thay đổi bảng định tuyến nút mạng, nhằm chuyển hướng thông điệp tránh khỏi nút tắc nghẽn qua nút khả phục vụ Đồng thời giảm thiểu số lượng thơng tin thơng điệp phát sinh từ q trình điều khiển tắc nghẽn này, không tạo lên thay đổi lớn việc tổ chức định tuyến so với mơ hình mạng ban đầu Giải pháp thử nghiệm chương trình mơ mạng Chord Kết thu cho thấy, việc sử dụng giải pháp xử lý vấn đề tắc nghẽn cục qua nâng cao thơng lượng đạt tồn hệ thống Khóa luận có cấu trúc sau:  Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng ngang hàng, mạng ngang hàng có cấu trúc cụ thể mơ hình Chord  Chương 2: Trình bày vấn đề điều khiển tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc tầm quan trọng Phân tích q trình sụp đổ mạng tắc nghẽn  Chương 3: Trình bày nghiên cứu liên quan Phân tích ưu nhược điểm phương pháp đưa  Chương 4: Đề xuất phân tích giải pháp điều khiển tắc nghẽn dựa việc thay đổi bảng định tuyến  Chương 5: Xây dựng chương trình mơ kết đạt  Chương 6: Kết luận hướng phát triển nhằm giải tồn đọng cải tiến giải pháp đưa Chương Tổng quan 1.1 Mạng ngang hàng Mạng ngang hàng định nghĩa sau: cấu trúc mạng phân tán, thành phần tham gia chia sẻ tài nguyên chúng (như khả tính tốn vi xử lý, dung lượng lưu trữ, đường truyền…) Các tài nguyên chia sẻ dùng để cung cấp dịch vụ nội dung Chúng truy cập trực tiếp nút khác, không thông qua nút trung gian Các thành phần tham gia mạng vừa đóng vai trị cung cấp tài ngun u cầu tài ngun.[6] Ta phân biệt mơ hình mạng ngang hàng với mơ hình khách chủ thơng qua vai trò thành phần tham gia mạng Mỗi thành phần mạng ngang hàng gọi Servent tạo nên từ hai phần: Serv từ server (máy chủ) ent từ client (máy khách), nhằm thể khả nút mạng ngang hàng vừa đóng hai vai trò máy chủ máy khách thời điểm Điều hồn tồn khác biệt với mơi hình khách chủ nút tham gia đóng hai vai trị, máy khách, máy chủ thời điểm Hoạt động hệ thống mạng ngang hàng phụ thuộc vào mạng bao gồm nút kết nối chúng Mạng tạo tầng độc lập với mạng vật lý phía (thường mạng IP), nên gọi “mạng phủ” Mơ hình, cấu trúc, mức độ tập trung mạng phủ, cách thức định tuyến, định vị mạng ảnh hưởng lớn đến hoạt động hệ thống, chúng định tới khả tự bảo trì, tự ổn định mạng, chống lỗi, hiệu năng, khả mở rộng mức độ bảo mật Mạng phủ phân biệt dựa vào mức độ phân tán cấu trúc [1] 1.1.1 Mức độ phân tán Mặc dù thiết kế mong muốn mạng phủ hoàn toàn phân tán, nhiên thực tế khơng Dưới liệt kê mơ hình dựa mức độ phân tán chúng Mơ hình phân tán hồn toàn: Tất nút mạng thực vai trị Vừa đóng vai trị máy chủ, vừa máy khách Do khơng cần phải có thành phần đóng vai trị trung tâm điều phối Hình 1: Mạng ngang hàng phân tán hồn tồn Mơ hình phân tán phần: Về mơ hình tương tự mơ hình phân tán hồn tồn Tuy nhiên có số nút đóng vai trị quan nút khác, trở thành điểm điều phối cho số nút khác Các nút gọi siêu nút (supernode) chúng đảm nhận vai trị khác tùy thuộc vào thiết kế Hình 2: Mạng ngang hàng phân tán phần Có điểm quan trọng cần lưu ý hệ thống khơng lệ thuộc vào nút nào, dù nút có supernode, nút gán động có lỗi thay nút khác Mơ hình phân tán lai: Trong hệ thống này, tồn máy chủ trung tâm đóng vai trị trì thơng tin nút tài nguyên nút Hình 3: Mạng ngang hàng lai Mặc dù việc trao đổi tài nguyên thực trực tiếp nút, máy chủ trung tâm đóng vai trị tổng hợp tìm kiếm tài ngun nút Về mơ hình xuất single point of failure máy chủ trung tâm Mơ hình khó mở rộng, tạo nguy hiểm tiềm tàng cho hệ thống máy chủ trung tâm có cố bị công 1.1.2 Cấu trúc mạng Cấu trúc mang nghĩa xác định rõ việc hình thành mạng phủ, việc nút tài nguyên đưa vào mạng có theo quy luật định khơng Nhờ ta phân loại sau Khơng có cấu trúc: Vị trí nội dung hồn tồn khơng liên quan tới mơ hình mạng phủ Trong mạng khơng có cấu trúc nội dung cần phải định vị Phương thức tìm kiếm đa dạng từ việc sử dụng phương pháp bruteforce, đẩy truy vấn tất nút có kết quả, sử dụng thuật toán phức tạp tiết kiệm tài nguyên truy vấn ngẫu nhiên (random walks) hay dùng bảng đinh tuyến 37 Ví dụ trường hợp nhận thông báo hết tắc nghẽn từ P b, Pi chuyển Pt lại thành Pi bảng định tuyến Số lượng nút nhận thơng báo nút đích hết tắc nghẽn cần quan tâm Ta chọn số lượng định số nút danh sách nút nhận thông báo tắc nghẽn Số lượng nút nhận thông báo hết tắc nghẽn gián tiếp ảnh hưởng đến mức độ khôi phục lại tải sau tắc nghẽn nút, ta đặt giá trị thấp làm cho nút chậm trở lại trạng thái phục vụ bình thường, cao dễ làm cho nút bị tắc nghẽn trở lại 4.3 Ví dụ minh họa Ta xét mạng Chord đơn giản với khơng gian khóa bit để minh họa cho giải pháp vừa đưa ra: Hình 15: Truy vấn thông thường mạng Chord (m=8) Ta thực việc truy vấn khóa 54 nút P8 Hình 13 mơ tả q trình truy vấn thơng thường theo thuật toán ban đầu Chord Khi bảng finger nút P8 có dạng: 38 Hình 16: Bảng định tuyến ban đầu nút P8 Giả sử ta phát tắc nghẽn nút P42, nút thơng báo cho nút nguồn thực truy vấn (nút P8) tình trạng Với giải pháp nêu ta thực việc thay đổi bảng finger nút P8 sau: Hình 17: Bảng định tuyến nút P8 xảy tình trạng tắc nghẽn nút P42 Trên nút P8 tất mục định tuyến có nút đích P42 thay đổi thành successor P42 P48 Khi tiếp tục phát sinh truy vấn từ nút P8 mà truy vấn theo bảng finger ban đầu phải qua nút P42 thay đổi để qua nút P48 Hình 18: Truy vấn thay đổi đường áp dụng giải pháp chống tắc nghẽn 39 Như hình truy vấn thay qua nút P42 tắc nghẽn điều chỉnh qua nút P48 Số lượng nút mà truy vấn phải qua với số lượng cần thiết trường hợp ban đầu Giả sử nút P48 xảy tình trạng tắc nghẽn, bảng định tuyến nút P8 nút P48 thay nút P51 Vẫn nút P8 giả sử ta cần truy vấn khóa 49 Do 49 thuộc khoảng [42,51) nên truy vấn phải qua nút P 42 thực bình thường Trong trình hoạt động giả sử số nút có bảng định tuyến qua nút P 42 phải thay đổi để qua nút khác nút P42 hết tắc nghẽn nút thay đổi bảng định tuyến phục hồi trạng thái ban đầu 4.4 Nhận xét phương pháp Ta rút số nhận xét phương pháp nêu trên:  Ưu điểm: Có thể thấy phương pháp đơn giản nhằm điều khiển tắc nghẽn mạng Chord Việc thay đổi định tuyến giúp tránh khỏi nút tắc nghẽn qua tăng khả thực truy vấn thành công Việc thay đổi tác động số nhỏ nút (nút tắc nghẽn nút nguồn) số lượng gói tin thơng tin phụ cần để thực q trình thay đổi phục hồi khơng lớn Hơn việc chọn lựa nút thay nút tắc nghẽn trình bày khơng làm tăng số lượng nút mà truy vấn phải qua  Nhược điểm: Do chế thay đổi nút định tuyến đơn giản nên giới hạn nút thay có định danh nằm vùng định danh lân cận với nút tắc nghẽn, mà không xét đến yếu tố khả đáp ứng nút vào việc định lựa chọn nút thay Ngồi việc chuyển đổi tiếp tục nút đích bị tắc nghẽn nên gây đến tình trạng số lượng gói tin thơng báo tăng cao trường hợp tồn nút mạng rơi vào trạng thái tắc nghẽn khơng có chế giới hạn số lần chuyển đổi bảng định tuyến Hơn dễ nhận thấy việc thay đổi đường định tuyến gói tin khơng thể giải triệt để tắc nghẽn nút mạng tiếp tục đẩy tốc độ truy vấn lên cao so với khả đáp ứng mạng Dù tồn số nhược điểm nhiên phương pháp nêu giải vấn đề tắc nghẽn mức độ nhẹ đặc biệt trường hợp tắc nghẽn cục bộ, qua tăng khả đáp ứng toàn mạng Mặt khác phương pháp 40 hoàn toàn kết hợp với phương pháp điều khiển tắc nghẽn sử dụng phương pháp điều chỉnh lưu lượng có nhằm loại bỏ khả sụp đổ mạng xảy tắc nghẽn mức độ cao 41 Mô kết 5.1 Mô Để kiểm chứng khả hoạt động xác lợi ích đạt được, ta sử dụng hệ thống mô mạng Chord tiến hành cài đặt giải pháp đề xuất 5.1.1 Chương trình mô Tổng quan cấu trúc mạng mô phỏng: Do mơ hình mạng thực tế phức tạp khó có khả thể hồn thiện chương trình mơ ta xét đến tính chất đặc trưng có ảnh hưởng lớn tới hệ thống mạng ngang hàng độ trễ nút mạng Mơ hình mạng mơ bao gồm:  Nhiều miền (area) chứa số nút định, miền độc lập với  Mỗi miền có nút biên, nút biên nối với nút khác theo mơ hình hình  Các miền nối với thông qua liên kết hai nút biên miền Liên kết đặt ngẫu nhiên giá trị độ trễ gọi độ trễ liên miền  Liên kết nút miền nút biên lấy ngẫu nhiên giá trị độ trễ gọi độ trễ nội miền Độ trễ nội miền nhỏ nhiều so với độ trễ liên miền Hình 19: Mơ hình mạng mơ 42 Với mơ hình ta tính toán độ trễ hai nút mạng cách cộng giá trị độ trễ nội miền liên miền hai nút (nếu hai nút miền độ trễ liên miền 0) Có thể thấy với cách xác định độ trễ giá trị độ trễ cố định, với mạng thực tế độ trễ giá trị biến đổi liên tục, ngồi mạng thực tế cịn phức tạp nhiều với cấu trúc đa tầng, nhiên mơ hình đủ đáp ứng mục đích mơ độ trễ đa dạng nút có mạng Cấu trúc chương trình: Chương trình bao gồm lớp quan trọng sau:  Lớp Areas: gồm đối tượng chứa thơng tin miền có mạng mô phỏng, chứa hàm truy xuất thông tin miền, hàm tính tốn độ trễ liên miền  Lớp Node: chứa thông tin nút có mạng Một nút có giá trị quan trọng như: tên, định danh, định danh miền chứa nó, độ trễ nội miền Mỗi nút đưa vào mạng lưu thêm thông tin định danh nút successor, predecessor bảng định tuyến Bảng định tuyến (bảng finger) chứa thông tin finger nút – đối tượng thuộc lớp FingerEntry Hình 20: Mơ hình lớp Node Lớp Node ngồi phương thức để thiết lập truy xuất thông tin kể số phương thức quan trọng sau: o fixFingerTable: thực trình ổn định mạng cách kiểm tra chỉnh sửa lại tất finger nút o findSuccessor: đảm nhận việc tìm kiếm nút successor khóa cho trước Phương thức trả lại giá trị định danh nút 43 successor khóa, chuyển tiếp truy vấn cho nút gần sau khóa bảng định tuyến cách tiếp tục gọi đệ quy phương thức findSuccessor nút  Lớp FingerEntry gồm đối tượng mục bảng định tuyến nút Mỗi nút chứa fingerTable tập hợp đối tượng FingerEntry tạo nên bảng định tuyến nút  Lớp Network: Là lớp chứa tồn thông tin mạng mô Sau khởi tạo đối tượng miền nút thêm vào đối tượng network để xây dựng mơ hình mạng Đối tượng tiếp tục thực tất trình phân bố tài nguyên vào nút, sinh truy vấn thực truy vấn Các phương thức quan trọng là: o nodeBirth, nodeDeath o fixFingerTables o getNodeDistance  Lớp InputGenerator: Là lớp đảm nhận việc sinh liệu cần thiết cho mạng hoạt động gồm thơng tin mạng, nút, vị trí nút  Lớp ResourceGen: Là lớp đảm nhận việc sinh tài nguyên truy vấn theo phân phối Zipf  Lớp DoSchedule: Đảm nhận nhiệm vụ lên lịch thực thi lần thao tác chương trình mơ Quá trình thực thi: Quá trình thực thi chương trình phân làm nhiều bước thực tuần tự: việc sinh liệu mạng, tiếp đến liệu tài nguyên truy vấn Sau hoàn tất việc sinh liệu cần thiết, chương trình tiếp tục thực truy vấn, sau trình truy vấn thông tin mạng kết thu tổng hợp xuất file hình Quá trình sinh liệu: Ban đầu đối tượng Network khởi tạo Tiếp thông tin đối tượng miền nút tạo từ số số lượng miền, số lượng nút… Thời gian, thứ tự thực truy vấn khả chịu tải nút sinh ngẫu nhiên q trình Poisson Các thơng số lưu lại thành file Sau đối tượng Areas Node sinh từ file thơng số Sau tất nút sinh cách gọi phương thức nodeBirth, bảng định tuyến tất nút tính tốn dựa vào phương thức fixFingerTables Tiếp đến lớp ResourceGen sử dụng để tạo số lượng tài nguyên, danh sách truy vấn tương ứng 44 Quá trình thực thi: Chương trình khởi tạo đối tượng thuộc lớp DoSchedule ứng với thông số khởi tạo trước Các thao tác thực đọc từ file schedule, bắt đầu việc gán tài nguyên vào nút, tiếp đến thực truy vấn từ file danh sách tạo trước Q trình thực truy vấn theo thiết kế Chord thông qua hàm findSuccessor lớp Node 5.1.2 Các thay đổi áp dụng Để cài đặt phương pháp điều khiển tắc nghẽn nêu, ta tiến hành số thay đổi chương trình:  Cấu trúc chương trình: với lớp FingerEntry ta thêm biến lưu trữ thông tin nút đích ban đầu  Q trình sinh liệu: liệu ban đầu, ta sinh thêm số liệu như: giới hạn khả đáp ứng nút, thời gian thực truy vấn, thứ tự nút thực truy vấn  Quá trình thực thi: thay đổi chủ yếu thực lớp Node bao gồm phương thức nhằm thực hiện: o Phát tắc nghẽn: nút trì vector có kích thước giới hạn khả đáp ứng nút, chứa thời gian truy vấn tới nút Dựa vào vector ta tính tốn thời điểm có truy vấn tới nút tình trạng khơng tắc nghẽn, tắc nghẽn mềm hay tắc nghẽn hoàn toàn o Xử lý tắc nghẽn: Ta tạo phương thức tìm kiếm Successor cho khóa Nếu nút nhận truy vấn không bị tắc nghẽn việc thực tương tự phương thức findSuccessor ban đầu Nếu nút xảy tắc nghẽn “mềm” tiến hành đặt lại fingerTable nút gửi truy vấn: chuyển tất mục có đích nút tắc nghẽn thành nút lân cận Đồng thời lưu định danh nút gửi truy vấn vào danh sách nút tiến hành thay đổi định tuyến: nodeChangedRoute Với truy vấn sau khóa cần tìm thuộc khoảng nút đích ban đầu nút đích thay đổi ta thực hàm tìm kiếm successor nút đích ban đầu, ngược lại ta thực nút đích Nếu nút tắc nghẽn hồn tồn truy vấn bị hủy bỏ ghi lại để tiện thực việc nhận xét sau o Xử lý nút hết tắc nghẽn: Khi nút hết tắc nghẽn, thay đổi lại bảng fingerTable số nút thuộc danh sách nodeChangedRoute Số lượng nút thay đổi lại fingerTable 45 tính kích thước danh sách nodeChangedRoute nhân với số quy định trước 5.2 Kết 5.2.1 So sánh với mơ hình Chord chuẩn Để xác định hiệu phương pháp đưa tiến hành so sánh với mơ hình Chord truyền thống Với số liệu ta chạy hai chương trình, chương trình truyền thống, hai chương trình có áp dụng việc điều khiển tắc nghẽn Việc đánh giá dựa số lượng gói tin bị loại bỏ số gói tin trung bình phát sinh thêm với truy vấn thành cơng tồn q trình thực thi Mạng xây dựng với số thông số sau: số lượng node: 1000, độ dài khóa 16 bit, số lượng query 10000, giá trị lambda để sinh ngẫu nhiên khả chịu tải nút mạng 10 Ta thay đổi tốc độ truy vấn nút mạng quan sát thay đổi số lượng truy vấn bị loại số gói tin phát sinh Kết thu được trình bày biểu đồ Cột x thể tốc độ truy vấn tính số truy vấn gửi ms, cột y thể phần trăm số query bị loại bỏ gửi đến nút bị tắc nghẽn hoàn toàn Đường đứt thể trường hợp Chord truyền thống, đường liền thể trường hợp sử dụng phương pháp điều khiển tắc nghẽn Hình 21: Biểu đồ số lượng gói tin bị loại bỏ áp dụng không áp dụng việc điều khiển tắc nghẽn Thông qua biểu đồ ta thấy phương pháp điều khiển tắc nghẽn đưa có khả làm giảm số lượng truy vấn bị loại bỏ qua tăng khả phục vụ 46 toàn hệ thống Tuy nhiên thấy rõ ràng phương pháp đưa khơng có khả ngăn chặn việc mạng sụp đổ chịu tải q cao khơng có phương pháp điều khiển tắc nghẽn kèm Tiếp đến ta xét tới số lượng trung bình gói tin mà truy vấn thành công sử dụng nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng việc sử dụng phương pháp điều khiển tắc nghẽn nêu Hình 22: Biểu đồ thể số gói tin trung bình phải sử dụng với truy vấn thành công Ở biểu đồ cột x ứng với tốc độ truy vấn, cột y thể số gói tin trung bình truy vấn thành cơng Ta tính tốn giá trị cách tương đối cách chia tổng số gói tin sử dụng cho số truy vấn thành cơng Qua biểu đồ thấy tốc độ truy vấn tăng, tương ứng với mức độ tắc nghẽn tăng, số lượng gói tin điều khiển gói tin phát sinh thêm thay đổi đường định tuyến tăng Tuy nhiên mức độ tăng thấy khơng q lớn, chủ yếu gói tin điều khiển Qua thấy mức độ ảnh hưởng sử dụng phương pháp không lớn so với phương pháp định tuyến tham lam Chord truyền thống 47 5.2.2 Đánh giá hiệu tiến hành tùy chỉnh tham số cải tiến phương pháp Đầu tiên ta xét tới tham số xác định xảy tượng tắc nghẽn “mềm” tính số phần trăm mức chịu tải nút Hình 23: Ảnh hưởng việc thay đổi giá trị xác định mức độ tắc nghẽn mềm nút Ở biểu đồ trục x thể giá trị xác định tắc nghẽn để cập bên trên, cột kẻ chéo thể số truy vấn bị loại bỏ tắc nghẽn, cột đặc thể số gói tin trung bình truy vấn thành công Hai cột cuối tương ứng với việc không sử dụng việc điều khiển tắc nghẽn Có thể thấy ta thay đổi giá trị xác định tắc nghẽn lên cao khiến cho nút phản ứng chậm bị tắc nghẽn dẫn tới số lượng gói tin bị loại bỏ cao, đặt giá trị thấp làm nút phản ứng sớm với việc tắc nghẽn, làm tăng đột biến số lượng gói tin, đặc biệt gói tin điều khiển, khiến cho tải nút ngày cao làm cho tình trạng tắc nghẽn trầm trọng Giá trị phù hợp nằm khoảng từ 50% đến 70% Khi ta giảm thiểu số lượng truy vấn bị loại bỏ mà khơng làm số lượng gói tin phát sinh thêm tăng cao Một tham số quan trọng khác nhắc đến phần trước số lượng nút phục hồi lại bảng định tuyến nút đích hết tắc nghẽn Ta tiến hành thay đổi tham số quan sát kết thu 48 Hình 24: Ảnh hưởng số lượng nút khôi phục bảng định tuyến lên hiệu hệ thống Qua biểu đồ thấy số lượng gói tin bị loại bỏ tắc nghẽn giảm ta tiến hành phục hồi chậm nút hết tắc nghẽn Tuy nhiên phải xét đến ảnh hưởng nút phục hồi chậm mà chương trình mơ chưa thể Ta tiếp tục xét đến hình thức cải tiến phương pháp đưa Trên nút ta trì thêm giá trị xác định tắc nghẽn thứ hai nhỏ giá trị xác định mức độ tắc nghẽn “mềm” có Khi nút có lượng truy vấn đến vượt qua giá trị tắc nghẽn thứ hai, nút thực việc gửi yêu cầu thay đổi bảng định tuyến đến nút “xa”, nút đạt đến mức tắc nghẽn “mềm” gửi yêu cầu thay đổi bảng định tuyến đến tất nút Việc xác định nút xa hay gần dựa ID nút Dưới số kết thu áp dụng phương pháp Hình 25: Hiệu hệ thống thay đổi cải tiến phương pháp điều khiển tắc nghẽn 49 Hai cột mô tả phương pháp ban đầu với mức tắc nghẽn mềm đặt 75% khả nút Hai cột mô tả phương pháp cải tiến với giá trị tắc nghẽn mềm đặt 75%, giá trị tắc nghẽn thứ hai đặt 50% Hai cột cuối mô tả phương pháp ban đầu với mức tắc nghẽn mềm đặt 50% Qua biểu đồ thấy sử dụng phương pháp cải tiến cho kết tốt thể việc có số lượng truy vấn bị loại bỏ nhỏ nhất, đồng thời không sử dụng thêm nhiều gói tin điều khiển trường hợp sử dụng phương pháp ban đầu với mức tắc nghẽn mềm 50% 50 Kết luận hướng phát triển Luận văn đề xuất phương thức điều khiển tắc nghẽn dựa vào việc điều chỉnh định tuyến mạng ngang hàng có cấu trúc Tuy cịn dừng mức đơn giản nhiên thơng qua thực nghiệm chương trình mơ chứng tỏ khả giải tắc nghẽn cục bộ, qua tăng thơng lượng đạt mạng Phương pháp đưa số vấn đề cần phát triển thêm việc tính tốn thơng số phù hợp để đem lại hiệu cao Ngoài kết hợp phương pháp nêu với phương pháp điều khiển tắc nghẽn dựa điều khiển lưu lượng nhằm giải triệt để vấn đề tắc nghẽn mạng chịu tải cao, tránh bị sụp đổ tắc nghẽn mà đảm bảo khả phục vụ toàn mạng 51 Reference Stephanos Androutsellis-Theotokis and Diomidis Spinellis “A survey of peer-to-peer content distribution technologies” ACM Computing Surveys, 36(4):335–371, December 2004 R Huebsch, B N Chun, J M Hellerstein, B T Loo, P Maniatis, T Roscoe, S Shenker, I Stoica, and A R Yumerefendi “The architecture of pier: an internet-scale query processor” In CIDR, pages 28–43, 2005 F Klemm, Jean-Yves Le Boudec, Dejan Kosti´c, and Karl Aberer, “Handling Very Large Numbers Of Messages In Distributed Hash Tables”, Proceeding COMSNETS'09 Proceedings of the First international conference on COMmunication Systems And NETworks, 2009 F Klemm, J.-Y Le Boudec, and K Aberer “Congestion control for distributed hash tables”, In The 5th IEEE International Symposium on Network Computing and Applications (IEEE NCA06), 2006 F Klemm, J.-Y Le Boudec, D Kostic, and K Aberer “Improving the throughput of distributed hash tables using congestion-aware routing” In International Workshop on Peer-to-Peer Systems (IPTPS), 2007 Ecole Polytechnique F´ed´erale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Switzerland Rüdiger Schollmeier, “A Definition of Peer-to-Peer Networking for the Classification of Peer-to-Peer Architectures and Applications”, Proceedings of the First International Conference on Peer-to-Peer Computing, IEEE (2002) Ion Stoica, Robert Morris, David Karger, M Frans Kaashoek, Hari Balakrishnan Chord: “A scalable peer-to-peer lookup service for internet applications” In Proceedings of the 2001 Conference on Applications, Technologies, Architectures, and Protocols For Computer Communications (San Diego, California, United States) SIGCOMM „01 ACM, New York, NY, 149-160 2001 C Tang and S Dwarkadas “Hybrid global-local indexing for efficient peer-to-peer information retrieval” In NSDI, pages 211–224, 2004 http://en.wikipedia.org/wiki/Distributed_hash_table ... ngang hàng có cấu trúc 16 2.1 Tắc nghẽn tầm quan trọng việc điều khiển tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc 16 2.2 Phân tích q trình sụp đổ tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc ... quan mạng ngang hàng, mạng ngang hàng có cấu trúc cụ thể mơ hình Chord  Chương 2: Trình bày vấn đề điều khiển tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc tầm quan trọng Phân tích q trình sụp đổ mạng tắc. .. chế điều khiển tắc nghẽn tầng bên dưới, TCP 17 2.2 Phân tích q trình sụp đổ tắc nghẽn mạng ngang hàng có cấu trúc [8] Trong mục phân tích q trình sụp đổ mạng DHT có tắc nghẽn xảy khơng có chế điều