褚如龍

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的實時性和可靠性要求也越來越高。該文在python語言下，通過提取IA分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測結(jié)果，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的等級屬性，提出一種基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組策略，實現(xiàn)在節(jié)點狀態(tài)突變的情況下的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重組。實驗證明，該策略能有效提高系統(tǒng)的應(yīng)變力，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實時性，保證網(wǎng)絡(luò)通信的正常進行。

關(guān)鍵詞：XML；網(wǎng)絡(luò)重組；IA分布式系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）09-0032-03

Abstract： With the rapid development of information technology， the network demand for real-time and reliability are higher. This paper， after extracting the network monitoring result of IA distributed system， According to the class attribute of network node， proposed a network reconfiguration strategy based on XML by Python， Realized the dynamic network reconfiguration in case of node state mutation. The experimental is shown that， this strategy can effectively improve system flexibility， network reliability and real-time， to make sure that the network communication is normal.

Key words： XML； network reconfiguration； IA distributed system

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)實時性和穩(wěn)定性的要求越來越高。當網(wǎng)絡(luò)節(jié)點被銷毀或設(shè)備故障時， 故障管理雖然是偵測和辨別網(wǎng)絡(luò)故障的重要部分， 但是在提高網(wǎng)絡(luò)利用率方面， 網(wǎng)絡(luò)重組顯得更為有效。通過網(wǎng)絡(luò)重組技術(shù)，能對網(wǎng)絡(luò)進行動態(tài)重組以快速重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)， 保證網(wǎng)絡(luò)通信的正常進行。

XML是由萬維網(wǎng)協(xié)會（W3C）設(shè)計，特別為Web應(yīng)用服務(wù)的SGML的一個重要分支，是一種中介標示語言，可提供描述結(jié)構(gòu)化資料的格式，被設(shè)計用來描述數(shù)據(jù)的語言。XML提供了一種獨立的運行程序的方法來共享數(shù)據(jù)，它是用來自動描述信息的一種新的標準語言，它能使計算機通信把Internet的功能由信息傳遞擴大到人類其他多種多樣的活動中去。利用XML，Web設(shè)計人員不僅能創(chuàng)建文字和圖形，而且還能構(gòu)建文檔類型定義的多層次、相互依存的系統(tǒng)、數(shù)據(jù)樹、元數(shù)據(jù)、超鏈接結(jié)構(gòu)和樣式表。

本文在python語言下，通過對IA分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測結(jié)果的提取，以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的等級屬性為依據(jù)，提出一種基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組策略，實現(xiàn)在節(jié)點狀態(tài)突變的情況下的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重組。實驗證明，該策略能有效提高系統(tǒng)的應(yīng)變力，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實時性。

1 IA分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

本文提出的策略在一個由 Python 語言構(gòu)建的 IA 分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實現(xiàn)。系統(tǒng)主要由 3個部分構(gòu)成，可以表示為：{A，S，N}。其中A指由各個功能IA組成的IA系統(tǒng)，各IA能自由地在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間遷移并通過通信和協(xié)作完成任務(wù)，各IA具有不能的功能，如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、消息封裝、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)解密、網(wǎng)絡(luò)重組等。S是n個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組合，是各IA駐留的平臺所在。N是連接各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、確保各 IA 移動的網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為一級網(wǎng)絡(luò)、二級網(wǎng)絡(luò)、三級網(wǎng)絡(luò)，固定的3層結(jié)構(gòu)，每層網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點分別稱一級節(jié)點、二級節(jié)點、三級節(jié)點。隸屬關(guān)系為：一個一級節(jié)點支下?lián)碛幸欢〝?shù)量的二級節(jié)點，這些二級節(jié)點在系統(tǒng)正常情況下，僅從屬于確定的一級節(jié)點；一個二級節(jié)點支下也擁有一定數(shù)量的三級節(jié)點，這些三級節(jié)點在系統(tǒng)正常情況下，僅從屬于確定的二級節(jié)點。

另外，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次的高低來確定節(jié)點的等級，節(jié)點的等級越高，擁有的權(quán)限也就越大，一級節(jié)點>二級節(jié)點>三級節(jié)點。從圖1的可以看出，自上而下，高級節(jié)點管理低級節(jié)點，自下而上，低級節(jié)點接受高級節(jié)點的任務(wù)，一級網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一級節(jié)點擁有最高的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限，它能夠管理并分配任務(wù)給其支下的二級和三級節(jié)點。二級網(wǎng)絡(luò)的二級節(jié)點，首先是從屬于確定的一級節(jié)點，同時又擁有其支下的三級節(jié)點。三級節(jié)點權(quán)限最低，它接受直接從屬的二級節(jié)點及一級節(jié)點的任務(wù)分配，此為對于一級網(wǎng)絡(luò)和二級網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)又設(shè)置了管理節(jié)點，負責(zé)維護管理同一網(wǎng)絡(luò)層中的其它節(jié)點。

2 基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組策略

系統(tǒng)利用XML的特性，建立XML的通信機制，并將節(jié)點數(shù)據(jù)用XML形式保存，形成自定義命名規(guī)則與重組規(guī)則，實現(xiàn)基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組策略。

2.1 網(wǎng)絡(luò)重組規(guī)則

考慮到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的銷毀問題，系統(tǒng)設(shè)置了相關(guān)的節(jié)點等級重組規(guī)則。

1）當一級節(jié)點被銷毀、不存在時，系統(tǒng)設(shè)置了兩種重組規(guī)則。

首先對在一級節(jié)點所從屬的二級節(jié)點中設(shè)置一個“power_”+self.belong 的屬性，根據(jù)屬性值的大小，判斷二級節(jié)點替代一級節(jié)點的順序。因此當一級節(jié)點被銷毀時，系統(tǒng)將自動根據(jù)“power_”+self.belong 的屬性值尋找替代一級節(jié)點的二級節(jié)點，使具有一級節(jié)點權(quán)限，這個二級節(jié)點一般為二級網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點，它負責(zé)管理二級網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，此二級節(jié)點將管理從屬于原一級節(jié)點的所有節(jié)點。

其次，當一級節(jié)點支下已沒有二級節(jié)點存在時，即此時所有從屬于一級節(jié)點的二級節(jié)點都被銷毀，系統(tǒng)將通過判斷所有一級節(jié)點的“power”屬性值大小，從一級節(jié)點中尋找能夠替代此一級節(jié)點的一級節(jié)點。

2）當網(wǎng)絡(luò)中某二級節(jié)點被銷毀、不存在時，系統(tǒng)也設(shè)置了三種替代規(guī)則。

當此節(jié)點是二級網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點時，根據(jù) “power_”+self.belong 的屬性值尋找替代此二級節(jié)點的新二級管理節(jié)點，將從屬于此它的三級節(jié)點轉(zhuǎn)到新二級管理節(jié)點支下，這些三級節(jié)點將由新的二級管理節(jié)點接手。

當此節(jié)點不是二級網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點時，從屬于它的三級節(jié)點由二級網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點接手。

當此節(jié)點時二級網(wǎng)絡(luò)的唯一節(jié)點是，即系統(tǒng)不能再找出第二個此一級分支下的二級節(jié)點，此時所剩下的都是三級節(jié)點，它們將都直接從屬于一級節(jié)點管理。

3）當網(wǎng)絡(luò)中的某三級節(jié)點被銷毀時，直接刪除。

2.2 網(wǎng)絡(luò)命名規(guī)則

由于系統(tǒng)中各節(jié)點的IP 地址將是固定的，因此從對節(jié)點IP 的分析中，系統(tǒng)就能自動判定節(jié)點的等級也能確保節(jié)點名字的唯一，具體規(guī)則如下：

1） 系統(tǒng)設(shè)置用IP地址的第三位數(shù)字來判別此節(jié)點為一級節(jié)點或非一級節(jié)點，例如當IP第三位數(shù)字為0時，判定此節(jié)點為一級節(jié)點，否則，判為非一級節(jié)點。

2）在判定某節(jié)點為非一級節(jié)點后，從IP地址第四位數(shù)字來判別此節(jié)點為二級節(jié)點或三級節(jié)點，例如當節(jié)點IP第三位數(shù)字為150，我們設(shè)置位150分支的節(jié)點，當IP第四位數(shù)字位為1時，則說明它是二級節(jié)點；當?shù)谒奈粩?shù)字位不為1時，則說明它是三級節(jié)點，并從屬于150分支的二級節(jié)點。

3）在判斷了節(jié)點IP之后，根據(jù)判定結(jié)果，給節(jié)點命名，一級節(jié)點命名為“l(fā)evel_0_120”、“l(fā)evel_0_121”……“l(fā)evel_0_129”，二級節(jié)點命名為“l(fā)evel_1_150”、“l(fā)evel_1_151”……“l(fā)evel_1_159”，三級節(jié)點命名為“l(fā)evel_2_150_2”、“l(fā)evel_2_150_3”……“l(fā)evel_2_150_254”，……“l(fā)evel_2_159_254”。

4）設(shè)置各節(jié)點的ID，由節(jié)點IP 的最后兩位組成，每位數(shù)規(guī)定寫成3位數(shù)字。如IP 為168.157.153.6。它的ID則為“153006”

5）設(shè)置二級節(jié)點升級為一級節(jié)點的次序。在這里我們直接根據(jù)第三位IP 數(shù)字的大小排序，例如150～159，依次從大到小。用“power_”+self.belong屬性來表示、從0～10。

6）設(shè)置一級節(jié)點接管另一一級節(jié)點的次序。在這里直接根據(jù)第四位IP數(shù)字的大小排序，用“power”屬性來表示。

創(chuàng)建的節(jié)點關(guān)系文件如圖2，成樹狀xml。

2.3 網(wǎng)絡(luò)重組設(shè)計

根據(jù)以上規(guī)則，系統(tǒng)利用python語言設(shè)計了基于XML的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重組策略。系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA在執(zhí)行監(jiān)測功能時，通過讀取XML地址文件提取節(jié)點信息，如某一節(jié)點狀態(tài)發(fā)生突變，XML地址文件必須第一時間獲知并處理該節(jié)點，以提高系統(tǒng)應(yīng)變力。本文提出的網(wǎng)絡(luò)重組策略，利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA傳回的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合XML地址文件，以及各節(jié)點本事的屬性，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的快速重組。此處以一級節(jié)點重組為例，具體代碼如上。

3 基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組演示

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的等級限制了節(jié)點的權(quán)限，其網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點都有其無可取代的功能，特別是處在一級網(wǎng)絡(luò)和二級網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，它們具有管理、調(diào)用從屬節(jié)點的功能。當一級節(jié)點被銷毀時，二級節(jié)點中“power_”+self.belong屬性為1的節(jié)點將代替一級節(jié)點執(zhí)行對整個網(wǎng)絡(luò)的管理，替代權(quán)限以“power_”+self.belong屬性依此類推。

當二級節(jié)點被銷毀時，且它在二級節(jié)點中“power”屬性位1的節(jié)點，那么它的三級節(jié)點將由“power”屬性位2的二級節(jié)點指揮，依此類推知道最后的二級節(jié)點。

實驗1：如網(wǎng)路中二級節(jié)點“192.168.150.1”被銷毀，由于它是二級網(wǎng)絡(luò)的管理節(jié)點，它的三級節(jié)點將從屬于“power_”+self.belong屬性位“2”的二級節(jié)點“192.168.151.1”，并且二級節(jié)點“192.168.151.1”成為二級網(wǎng)絡(luò)新的管理節(jié)點。運行結(jié)果如下XML樹形結(jié)構(gòu)所示：

實驗2：在例1的基礎(chǔ)上，當一級節(jié)點“192.168.0.120”被銷毀時，二級節(jié)點的 “power_”+self.belong屬性為2的節(jié)點“192.168.151.1”將升級為一級節(jié)點 ，如下所示，同時此支下沒有二級節(jié)點了，所有的三級節(jié)點都從屬于新升級的二級節(jié)點下。

實驗3：在例2的基礎(chǔ)上，一旦新生為一級節(jié)點的二級節(jié)點“192.168.151.1”也被銷毀時，此支下再也沒有能代替一級節(jié)點的節(jié)點存，系統(tǒng)將把從屬于此支下的所有三級節(jié)點歸屬于“power”屬性值最大的一級節(jié)點，如下所示，原本從屬于一級節(jié)點“192.168.0.120”的三級節(jié)點都已經(jīng)歸屬到“power”屬性為2的一級節(jié)點“192.168.0.121”上了。

實驗4：網(wǎng)路中二級節(jié)點“192.168.164.1”被銷毀，它的三級節(jié)點“192.168.164.17”、“192.168.164.15”將從屬于“power_”+self.belong 屬性最大的二級管理節(jié)點“192.168.160.1”，如下：

實驗5：當三級節(jié)點“192.168.154.95”被銷毀時，直接刪除。如下所示，二級節(jié)點“l(fā)evel_1_154”下已沒有從屬的三級節(jié)點。

4 總結(jié)

本文在IA分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，利用python語言良好的系統(tǒng)兼容性，通過提取網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測IA的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合XML地址文件，以及節(jié)點的等級屬性，提出一種基于XML的網(wǎng)絡(luò)重組策略，當系統(tǒng)節(jié)點狀態(tài)突變時，迅速進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重組。實驗證明，該策略能有效提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，以最快的速度保證網(wǎng)絡(luò)的正常通信。

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