Pastry協議模擬插件仿真實驗及數據分析

于莉

【摘要】本文介紹了Pastry協議模擬插件的運行環境以及實驗配置文件的格式與參數的定義。并根據實驗數據的分析，對Pastry協議的路由性能、容錯性、自適應性這三個重要指標進行評估。

【關鍵詞】Pastry協議數據分析

【中圖分類號】G40 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2014）4-0212-02

一、實驗準備

本文將介紹Pastry協議模擬插件在Peersim上的仿真實驗結果。在涉及的所有實驗中，Pastry協議使用的參數為：BITS= 128、b= 4、L=32、R=32×16。實驗中沒有實際調用上層應用程序，這樣能更好的測試Pastry協議的性能而不受到應用層的干擾。所有的實驗都運行在三星X11-CV0G筆記本電腦上： Microsoft Windows XP Professional (SP2) 操作系統、1.5G內存、Intel Core(TM)2 Duo Processor處理器、jdk-1.5.0.14。

首先介紹一下實驗的配置文件，這個配置文件可被Peersim模擬器讀取，用來定義各種網絡初始化參數及設定實驗的控制類。

其次，總共測試了Pastry協議的三個方面的性能：（1）Pastry協議路由性能；（2） Pastry的協議容錯性；（3） Pastry協議自適應性。

二、Pastry協議模擬插件路由性能

Pastry協議是容錯和高效的，根據協議的設計思想，一個查找消息在網絡中經過

log步的路由后應該能到達目標結點。我們接下來將用實驗來測試Pastry協議的路由性能。

第一個實驗描述了Pastry網絡平均路由跳步數與結點數的關系，并與

log曲線進行了比較。我們測試了從50個結點到10000個結點情況下的實際跳步數。每個路由查找消息的兩端都是隨機在網絡中選取的2個結點。從實驗結果的數據我們可以看到實際測試得到的數據比理論曲線稍低，數據的分析結果和Pastry經典論文中的實驗結果是一致的，由此可以看出Pastry協議的路由性能確實是優秀的，同時也說明模擬插件的設計是成功的。

而在10000個結點、8500條路由信息的模擬實驗中，通過觀察和分析成功到達目標結點的路由信息的跳步數分布情況，我們可以看出，大多數的路由信息經過4步后到達目標結點，這符合Pastry的設計規范（

log=4）。但是從分布情況中，我們可以看到仍然有16%的消息用了5步才到達目標結點。在Pastry的經典論文中，10萬個結點的模擬實驗下，概率分布仍然如此，由此可以推斷Pastry協議在越是龐大的網絡中，路由性能越接近設計思想。

三、Pastry協議容錯性

Pastry的容錯特性，保證了協議在網絡中結點突然離開的情況下，同樣能進行可靠的路由。通過實驗，我們觀察到了在500個結點的網絡中，10%結點失效對不同情況的Pastry網絡的路由性能產生的影響。

從實驗的結果可以看到，當網絡中沒有結點失效時，消息能夠100%的到達目標結點。當網絡中有10%的結點失效后，如果不對結點的葉結點表和路由表進行清理、維護，則差不多有8%的消息會丟失。而如果對結點記錄的兩個表進行清理，則只有6.5%的消息不能最終到達目標結點。假如縮短清理、維護兩個表的時間間隔，這個概率能再次降到3.5%。可是維護的間隔過短的話，勢必增加網絡的負擔。

在Pastry的經典論文中并沒有進行相應的實驗，通過對實驗的分析，當一條路由消息傳遞到一個失效結點時，則路由過程終止。雖然我們對結點的路由表和葉結點表周期性的進行清理，但是效果仍然不是很好，怎樣改進協議對兩表的清理方法，進一步提高路由的容錯性是我們下一步工作需要解決的。

四、Pastry協議自適應性

接下來看看在有新結點加入網絡的情況下，Pastry協議的自適應性。實驗展示了在網絡中有新結點不斷加入的情況下，路由平均跳步數與理論

log的比較。

這一實驗在Pastry經典論文中沒有被設計出來，通過對新結點加入前后路由平均跳步數與理論值的比較，判斷新加入結點對網絡路由性能的影響，測試Pastry協議新結點加入算法的性能。從實驗結果的數據可以看到，當2000個結點的網絡新加入1000個結點后，平均跳步數雖然有一定的增長，但是仍然比對應結點數下的理論值要小,由此看出Pastry協議對于新加入結點的適應性是很出色的。

我們知道，在有結點的加入或退出時，Pastry網絡會不斷調整、更新來維護網絡的整體性能，這包括通知已存在結點新結點的到來、對結點路由表和葉結點表的更新和維護，這些都會占用網絡資源，延長路由信息的耗時。通過對靜態網絡和動態網絡路由平均時間的比較，可以讓我們了解網絡的動蕩對Pastry網絡路由性能的影響，從側面反應出Pastry自適用性的好壞。

五、結束語

通過對以上實驗數據的分析，Pastry協議在路由性能和自適應性方面表現良好。但是在容錯性方面還需要進行優化，以保證在對結點路由表和葉結點表維護時間盡量增長的情況下，保證高效、可靠的路由傳遞。