基于網(wǎng)格服務(wù)的動(dòng)態(tài)多點(diǎn)文件下載系統(tǒng)研究

基于網(wǎng)格服務(wù)的動(dòng)態(tài)多點(diǎn)文件下載系統(tǒng)研究趙志崑，中國科學(xué)院研究生院信息學(xué)院2004.10介紹FTP和HTTP下載方式的缺點(diǎn)：大量客戶端連結(jié)有限的服務(wù)器；受服務(wù)器計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制。解決的方法：更新硬件：提高服務(wù)器處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬；改進(jìn)下載模型：采用P2P模型。模型分析將文件下載模型分為以下四類圖1單點(diǎn)單線程(Singlepointsinglethread)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端圖2單點(diǎn)多線程(Singlepointmulti-thread)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端圖3靜態(tài)多點(diǎn)(Staticmulti-point)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端服務(wù)器服務(wù)器圖4動(dòng)態(tài)多點(diǎn)(Dynamicmulti-point)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端單點(diǎn)單線程模型當(dāng)客戶端數(shù)量多時(shí)，每個(gè)客戶端的下載速度與客戶端數(shù)量成反比。圖1單點(diǎn)單線程(Singlepointsinglethread)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端服務(wù)器的處理速度為H服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)上行速度為S客戶端的網(wǎng)絡(luò)上行速度為U下行速度為D客戶端的數(shù)量為N單點(diǎn)多線程模型當(dāng)客戶端數(shù)量多時(shí)，每個(gè)客戶端的下載速度與客戶端數(shù)量成反比。圖2單點(diǎn)多線程(Singlepointmulti-thread)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端服務(wù)器的處理速度為H服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)上行速度為S客戶端的網(wǎng)絡(luò)上行速度為U，下行速度為D客戶端的數(shù)量為N服務(wù)器上線程總數(shù)為T分配給某個(gè)客戶端的線程數(shù)量為t靜態(tài)多點(diǎn)模型當(dāng)客戶端數(shù)量多時(shí)，每個(gè)客戶端的下載速度與客戶端數(shù)量成反比。圖3靜態(tài)多點(diǎn)(Staticmulti-point)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端服務(wù)器服務(wù)器服務(wù)器的處理速度為H服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)上行速度為S客戶端的網(wǎng)絡(luò)上行速度為U下行速度為D客戶端的數(shù)量為N動(dòng)態(tài)多點(diǎn)模型當(dāng)客戶端數(shù)量多時(shí)，每個(gè)客戶端的下載速度趨近于客戶端的下行速度或上行速度。圖4動(dòng)態(tài)多點(diǎn)(Dynamicmulti-point)服務(wù)器客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端服務(wù)器的處理速度為H服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)上行速度為S客戶端的網(wǎng)絡(luò)上行速度為U下行速度為D客戶端的數(shù)量為N模型對比前三種模型的平均下載速度隨客戶端數(shù)量的增長而趨近于0。動(dòng)態(tài)多點(diǎn)模型的平均下載速度不會隨客戶端數(shù)量的增長而趨近于0，而是趨近于客戶端的上行速度。單點(diǎn)單線程單點(diǎn)多線程靜態(tài)多點(diǎn)動(dòng)態(tài)多點(diǎn)服務(wù)器的處理速度為H服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)上行速度為S客戶端的網(wǎng)絡(luò)上行速度為U下行速度為D客戶端的數(shù)量為N實(shí)現(xiàn)方式動(dòng)態(tài)多點(diǎn)模型的要求：主服務(wù)器上必須維護(hù)一個(gè)正在下載的客戶端列表；客戶端既要能夠下載還要能夠作為服務(wù)器提供上載。實(shí)現(xiàn)方式：插件：不易開發(fā)，而且在可靠性、安全性和通用性方面都存在問題。

網(wǎng)格服務(wù)：既能夠創(chuàng)建多個(gè)服務(wù)實(shí)例，每個(gè)服務(wù)實(shí)例又能夠?yàn)槎鄠€(gè)客戶端提供連續(xù)的服務(wù)。在可靠性、安全性和通用性方面比插件和獨(dú)立程序要好得多。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖5基于網(wǎng)格服務(wù)的動(dòng)態(tài)多點(diǎn)文件下載系統(tǒng)(Gridservicebaseddynamicmulti-pointfiledownloadsystem)DownloadServiceFactoryInstance1File1ClientListClient1Client2……Client1Client2……Instance2File2ClientListClient……Client……服務(wù)器端下載同一個(gè)文件的客戶端共享一個(gè)服務(wù)實(shí)例。

服務(wù)實(shí)例維護(hù)一個(gè)客戶端列表，記錄所有客戶端的信息?？蛻舳嗣扛粢欢螘r(shí)間T會將自己的信息發(fā)送到服務(wù)實(shí)例，服務(wù)實(shí)例立即更新列表，并將最新的列表信息返回給客戶端。

列表信息中包括客戶端的IP地址、提供下載的端口、下載完成度和上行帶寬利用率，按照上行帶寬的利用率由低到高排列。服務(wù)實(shí)例的生存周期也是靠客戶端維持的，客戶端在發(fā)送自身信息的同時(shí)，會要求服務(wù)實(shí)例的生存周期延長T+D，以保證維持到下一次信息發(fā)送。上行帶寬利用率為R時(shí)間段長度為T最近一個(gè)時(shí)間段內(nèi)上載字節(jié)數(shù)為B最大上行速度為M客戶端從服務(wù)實(shí)例獲得文件信息和分塊信息

創(chuàng)建N個(gè)線程并發(fā)下載。每個(gè)線程按順序選擇一個(gè)未下載的分塊，根據(jù)從服務(wù)器得到的客戶端列表，選擇一個(gè)上行帶寬利用率低而且下載完成度剛好包含該塊的客戶端。

如無法下載，重新選擇一個(gè)客戶端。如果找不到能夠提供下載的客戶端，則從主服務(wù)器下載。

提高客戶端上行帶寬要提高整個(gè)系統(tǒng)的平均下載速度，需要提高客戶端的上行帶寬。為了鼓勵(lì)客戶端提高上行帶寬，需要一定的下載服務(wù)策略。當(dāng)有多個(gè)下載方同時(shí)請求數(shù)據(jù)時(shí)，服務(wù)方優(yōu)先選擇為上行帶寬高的下載方服務(wù)?？偨Y(jié)這個(gè)系統(tǒng)在Win2000操作系統(tǒng)下，采用GlobusTools3.0網(wǎng)格開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：解決了服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)帶寬和處理能力的限制問題。采用網(wǎng)格服務(wù)來實(shí)現(xiàn)，具有網(wǎng)格服務(wù)的易實(shí)現(xiàn)、可靠性、安全性和