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分布式虚拟环境的研究需要解决可扩展性问题,主动兴趣管理技术将主动路由技术和基于内容的发布-订购模式相结合,使用双向共享组播树作为兴趣管理的通讯结构,在一定程度上提高了分布式虚拟环境的可扩展性。但是,现有的主动兴趣管理系统还存在一些问题,其中为其引入拥塞控制机制就是亟待解决的问题之一。大规模分布式虚拟环境中大量对象在同一虚拟环境中运动与交互,会持续产生巨大数量的消息。随着大量用户不断地加入虚拟环境,系统需要处理的数据量越来越大。当需要处理的数据量超过了系统的负载能力时,就会出现严重的丢包现象,这时就发生了拥塞。当系统处于拥塞状态时,网络的性能就会变得很差,微小的负载增量都将使网络的吞吐量急剧下降,甚至有可能导致拥塞崩溃。因此拥塞的控制对系统的稳定具有非常重要的作用。
本文在分析现有主动兴趣系统在拥塞控制方面不足的基础上,借鉴TCP和IP拥塞控制算法的实现思想,设计实现了适用于主动兴趣管理的拥塞控制策略。具体而言,主要做了以下工作:
(1)针对主动兴趣管理技术的特点,提出数据包相关性评价模型,并设计了基于该评价标准的消息过滤和转发机制,包括消息发布和匹配算法。主动路由器根据模型对发布消息分配不同的优先级。当检测到拥塞时,需要暂时选择性丢弃一些消息,丢弃的依据就是消息的优先级高低。
(2)在主动路由器上实施了拥塞检测策略,并当检测到拥塞时,将拥塞情况反馈给发送方。在虚拟接口处,通过队列管理机制对接收到的发布消息进行缓存处理,采用动态部分缓存共享方案对队列进行管理,另外为了防止全局同步现象发生,采用了随机早期丢弃策略。
(3)客户端根据拥塞情况,实施拥塞控制策略,动态调整发送速率。当客户端数量或者发送速率增加到一定程度后,系统可能会发生拥塞。当发生拥塞时,发布方将收到主动路由器发送来的拥塞消息。客户端根据反馈来的拥塞消息,动态调整发送速率。在借鉴了TCP中慢启动算法思想的基础上,本文混合使用了和式增加和积式增加的方法,探测性地由小到大逐渐增加发送速率。
本文在局域网环境下成功搭建了原型系统,将拥塞控制算法融合到系统中,并对算法进行了性能评估和比较。初步试验表明,加入拥塞控制策略后,主动兴趣管理系统对传输的消息有了更多的控制。在主动路由器端使用的队列管理策略和丢弃策略能够很好地融合到主动兴趣管理系统中。在客户端采用的发送速率调整策略能够很好地反应当前网络的资源使用情况。
因此,本文设计与实现的拥塞控制技术是有效的和合理的,它为基于兴趣管理的分布式虚拟环境中的拥塞控制技术提供了可行的解决方案和很好的参考价值。