發(fā)布時(shí)間：2020-08-22 17:16

【摘要】：當(dāng)今時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量不斷飛速增長(zhǎng),分布式存儲(chǔ)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)在線存儲(chǔ)技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于設(shè)備軟硬件故障,人為失誤等因素而引起的節(jié)點(diǎn)失效問(wèn)題已經(jīng)成為一種普遍情況,為了保持系統(tǒng)的高可靠性,需要對(duì)失效節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)修復(fù),因此設(shè)計(jì)一個(gè)良好的失效節(jié)點(diǎn)修復(fù)機(jī)制是分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)需要面對(duì)的關(guān)鍵問(wèn)題。分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)多通過(guò)冗余策略來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余策略主要有兩種:復(fù)制策略和糾刪碼策略。復(fù)制策略易于實(shí)現(xiàn)和部署,但是節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)開(kāi)銷很大,與復(fù)制策略相比,糾刪碼策略在確保系統(tǒng)可靠性的同時(shí)能有效降低節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)開(kāi)銷,提高存儲(chǔ)效率。然而,糾刪碼策略在修復(fù)失效節(jié)點(diǎn)時(shí)需要傳輸整個(gè)原始文件大小的數(shù)據(jù)量,修復(fù)帶寬開(kāi)銷過(guò)大。針對(duì)這兩種冗余策略的不足,再生碼策略引入網(wǎng)絡(luò)編碼的思想,在保證系統(tǒng)具有較低存儲(chǔ)開(kāi)銷的同時(shí),可以有效地降低節(jié)點(diǎn)的修復(fù)帶寬開(kāi)銷,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文主要研究了基于再生碼的節(jié)點(diǎn)修復(fù)機(jī)制,主要工作如下:(1)由于分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)生的節(jié)點(diǎn)失效多為單節(jié)點(diǎn)失效,因此設(shè)計(jì)一個(gè)良好的單節(jié)點(diǎn)修復(fù)機(jī)制對(duì)于分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)非常重要。針對(duì)傳統(tǒng)的完全圖MBR碼在節(jié)點(diǎn)修復(fù)過(guò)程中磁盤(pán)讀取開(kāi)銷過(guò)大,且需要在有限域上進(jìn)行MDS編解碼,計(jì)算復(fù)雜度較高的問(wèn)題,本文提出了一種基于完全圖MBR碼的局部性修復(fù)編碼方案,該方案將分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)修復(fù)組,對(duì)原始文件進(jìn)行分組存儲(chǔ),可以對(duì)系統(tǒng)中的單個(gè)失效節(jié)點(diǎn)完成精確修復(fù)。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明,與傳統(tǒng)的完全圖MBR碼相比,本文方案大幅降低了節(jié)點(diǎn)修復(fù)過(guò)程中的磁盤(pán)讀取開(kāi)銷,同時(shí)在具有相同節(jié)點(diǎn)數(shù)n和k值的情況下,進(jìn)一步降低了節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)開(kāi)銷和修復(fù)帶寬開(kāi)銷。此外,本文方案在編解碼時(shí)僅需要簡(jiǎn)單的異或運(yùn)算,降低了編解碼的計(jì)算復(fù)雜度。(2)在實(shí)際的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中,在設(shè)備穩(wěn)定性差,環(huán)境復(fù)雜等情況下,失效節(jié)點(diǎn)常常不止一個(gè)。此外,很多分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)采取“延遲修復(fù)”的策略。本文進(jìn)一步研究了針對(duì)多節(jié)點(diǎn)失效的修復(fù)機(jī)制。針對(duì)傳統(tǒng)的MSCR編碼方案在節(jié)點(diǎn)修復(fù)過(guò)程需要的傳輸信道數(shù)多,導(dǎo)致修復(fù)過(guò)程復(fù)雜,修復(fù)穩(wěn)定性差的問(wèn)題,本文提出了一種基于MSCR碼的存活節(jié)點(diǎn)協(xié)作修復(fù)編碼方案。理論分析表明,本文方案解決了MSCR編碼方案修復(fù)過(guò)程中所需傳輸信道數(shù)高的問(wèn)題,在保證與MSCR編碼方案具有同樣低的存儲(chǔ)開(kāi)銷和修復(fù)帶寬開(kāi)銷的同時(shí),簡(jiǎn)化了修復(fù)過(guò)程,減少了節(jié)點(diǎn)修復(fù)的傳輸信道開(kāi)銷,降低了修復(fù)失敗的幾率,提高了修復(fù)的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP309.3;TP333

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1 記者 魏京華 通訊員 高U喴

本文編號(hào)：2800939