先验聚类网络坐标系统优化方法、装置及计算机存储介质与流程

本发明属于网络坐标系统，尤其涉及一种先验聚类网络坐标系统优化方法、装置及计算机存储介质。

背景技术：

1、随着互联网快速发展，网络规模也呈现出指数级别的增长。以多人在线游戏、p2p网络和内容寻址覆盖网络等为代表的网络服务都依赖精确的网络延迟测量。在以文件共享应用程序（例如ipfs）为代表的分布式应用中，网络延迟已成为决定分布式应用程序可伸缩性水平的关键因素之一。减少主机之间的单向延迟（one-way delay，简称为owd）或者往返时延（round-trip time，简称为rtt）时，大多数网络应用程序的性能都会得到提高。但是，由于网络应用程序的大规模、高动态和自组织复杂性，这种精确和不间断的显式测量收集方式代价是极大的。每个节点不仅承受巨大的计算开销，而且会产生大量的测量流量，这对网络系统而言是不友好的。

2、使用网络坐标系统（network coordinate system，简称为ncs）来预测延迟（也称为网络距离）是获得节点间延迟的有效方法之一。ncs主张不显式测量网络节点间延迟，它允许主机基于少数邻居节点的信息预测全局节点信息，从而减少网络资源的消耗。azureus（bittorrent的客户端）是第一个使用ncs为客户服务的大规模网络应用程序。

3、经典ncs生成算法目前存在节点随机选择远程邻居误差大、坐标更新盲目和系统难以稳定收敛等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种先验聚类网络坐标系统优化方法、装置及计算机存储介质，以解决经典ncs生成算法目前存在节点随机选择远程邻居误差大、坐标更新盲目和系统难以稳定收敛等问题。

2、第一方面，本发明提供一种先验聚类网络坐标系统优化方法，包括：

3、网络坐标系统中包括目标节点、多个邻居节点，对多个邻居节点聚类以划分为多个簇集；

4、构建参考节点集，参考节点集中包括多个参考节点，参考节点由多个近程邻居节点以及从多个簇集中等量选取的多个有效远程邻居节点构成；

5、参照参考节点集中的参考节点计算目标节点坐标；

6、当调整后的目标节点坐标的局部误差之和减小时，更新目标节点坐标；

7、构建双层目标节点坐标更新截止方法，其中，第一层目标节点坐标更新截止方法包括：设置目标节点的精度误差的阈值，当目标节点的精度误差的实测值等于阈值时，目标节点不参与坐标被迫调整机制；第二层目标节点坐标更新截止方法包括：设置目标节点选取有效远程邻居节点的次数阈值，当目标节点选取有效远程邻居节点的实际次数等于次数阈值时，停止更新目标节点坐标。

8、作为一种可能的实现方式，当调整后的目标节点坐标的局部误差之和增大时，停止更新目标节点坐标。

9、作为一种可能的实现方式，对多个邻居节点聚类以划分为多个簇集包括：根据延迟矩阵采用随机搜索聚类方法对多个邻居节点聚类以划分为多个簇集。

10、作为一种可能的实现方式，参考节点集中包括多个参考节点，参考节点由多个近程邻居节点以及从多个簇集中等量选取的多个有效远程邻居节点构成，包括：

11、根据延迟矩阵对多个邻居节点进行时延升序排序，删除所有非正常通信排序结果，以获得时延升序队列，从时延升序队列中选取预设个数的邻居节点作为近程邻居节点；

12、从每一簇集中分别选取一个远程邻居节点作为有效远程邻居节点，当簇集中包括前一步骤中的近程邻居节点时，有效远程邻居节点从排除近程邻居节点中选取。

13、作为一种可能的实现方式，当调整后的目标节点坐标的局部误差之和减小时，更新目标节点坐标，包括：

14、确定调整前的目标节点坐标的局部误差之和；

15、根据参考节点集中的每一参考节点对调整前的目标节点执行一次时延预测算法，以获得计算后暂时坐标和计算后暂时误差；

16、根据计算后暂时坐标计算调整后的目标节点坐标的局部误差之和；

17、判断调整后的目标节点坐标的局部误差之和是否小于调整前的目标节点坐标的局部误差之和，若是，则更新目标节点坐标，即令目标节点的坐标等于计算后暂时坐标，目标节点的精度误差等于计算后暂时误差。

18、作为一种可能的实现方式，确定调整前的目标节点坐标的局部误差之和，包括：根据调整前的目标节点坐标和参考节点的坐标在网络坐标系中的欧几里德距离，以及目标节点和参考节点在现实世界中的网络距离确定调整前的目标节点坐标的局部误差之和。

19、作为一种可能的实现方式，根据计算后暂时坐标计算调整后的目标节点坐标的局部误差之和，包括：根据目标节点计算调整后暂时坐标和参考节点的坐标在网络坐标系中的欧几里德距离，以及目标节点和参考节点在现实世界中的网络距离确定调整后的目标节点坐标的局部误差之和。

20、与现有技术相比，本发明提供的先验聚类网络坐标系统优化方法具有如下效果：

21、第一，首先引入聚类对邻居节点进行划分，通过从不同簇集中选择有效远程邻居节点优化参考节点集，不仅能够避免有效远程邻居节点在同一集群中，而且每个有效远程邻居节点又能独自代表其所在节点簇集，使目标节点坐标更新有效契合整个网络坐标系统。

22、第二，加入目标节点坐标更新预测策略，即当目标节点调整后坐标的局部误差之和减小时，才更新目标节点坐标，基于此，能够很好的把握目标节点坐标调整的幅度，避免目标节点盲目更新的问题。

23、第三，采用双层目标节点坐标更新截止机制，能够避免待更新的目标节点不必要的坐标更新，使其保持良好的精度，提高网络坐标系统的收敛稳定性。

24、通过在实际数据集上开展的实验结果表面，本发明提供的先验聚类网络坐标系统优化方法相较于经典ncs生成算法具备更好的精确性和稳定性。

25、第二方面，本发明还提供一种先验聚类网络坐标系统优化装置，用于执行第一方面的先验聚类网络坐标系统优化方法，优化装置包括：

26、聚类单元，网络坐标系统中包括目标节点、多个邻居节点，聚类单元用于对多个邻居节点聚类以划分为多个簇集；

27、参考节点集构建单元，用于构建参考节点集，参考节点集中包括多个参考节点，参考节点由多个近程邻居节点以及从多个簇集中等量选取的多个有效远程邻居节点构成；

28、目标节点坐标计算单元，用于参照参考节点集中的参考节点调整目标节点坐标；

29、目标节点坐标更新单元，用于在调整后的目标节点坐标的局部误差之和减小时，更新目标节点坐标；

30、双层目标节点坐标更新截止单元，其中，第一层目标节点坐标更新截止方法包括：设置目标节点的精度误差的阈值，当目标节点的精度误差的实测值等于阈值时，目标节点不参与坐标被迫调整机制；第二层目标节点坐标更新截止方法包括：设置目标节点选取有效远程邻居节点的次数阈值，当目标节点选取有效远程邻居节点的实际次数等于次数阈值时，停止更新目标节点坐标。

31、与现有技术相比，本发明提供的先验聚类网络坐标系统优化装置的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的先验聚类网络坐标系统优化方法的有益效果相同，在此不做赘述。

32、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面提供的先验聚类网络坐标系统优化方法。

33、与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的先验聚类网络坐标系统优化方法的有益效果相同，在此不做赘述。

34、第四方面，本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面提供的先验聚类网络坐标系统优化方法。

35、与现有技术相比，本发明提供的计算机存储介质的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的先验聚类网络坐标系统优化方法的有益效果相同，在此不做赘述。