面向网络数据存储的抗毁性技术研究

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如何在存储系统上安全可靠的保存数据,是当前数据存储网络的重要挑战之一。具有高扩展性和良好计算能力的分布式存储系统逐渐得到重视,其根据实现目标和部署环境大致可分为两类—P2P存储系统和数据中心存储系统。它们具有运行和并行运算的优势,可解决大规模应用问题。本文将数据存储网络结构分为传统存储系统和分布式存储系统进行介绍,考虑到分布式存储系统良好的扩展性和数据抗毁性,重点介绍其两个具体实现形式:P2P网络和数据中心网络。接着提出了分布式存储系统存储优化策略的分类标准和系统模型;在详细剖析了以P2P和数据中心网络为主的存储优化策略后,分析相关适用场景并总结归纳其综合性能;最后,通过对各分类间的潜在联系进行分析总结,提出了未来可行组合策略。基于上述对现有文献的分析和研究,本文主要通过以下两部分具体实现对数据存储网络抗毁性的研究:由P2P系统动态性导致的数据可用性性能降低的现象是其数据存储策略设计的挑战之一。改善高流失率下系统容错性的方法之一是选择合适存储节点,提高数据可用性。区别于现有主要针对特定P2P系统提出存储策略的文献,基于分区思想本文提出一种适用于不同DHT系统的存储策略—BRBZs,其主要由数据副本分发机制、查询机制和一致性维护机制三部分组成。在具有不同路由协议的DHT系统中,将BRBZs与其它存储策略进行比较,评估BRBZs的相关性能。仿真结果表明,本文提出的策略不仅具有较好的数据可用性、较高的查询效率和极低的查询失败率,还具有良好的可扩性,可适用于不同规模的系统中。区别于BRBZs优化存储过程的分发机制,我们提出了基于碎片矩阵和缓存的RSboFMC策略,将存储策略分为复制策略和放置策略进行更全面的存储优化策略设计。BRBZs分发机制部分依赖于路由协议的查询表性质,只适用于节点具有查询表的存储系统中。在对存储初始状态的复制策略进行优化后,RSboFMC的分发机制主要与区域号,碎片号等有关,可适用于一般存储系统中。其以重建效率和存储开销为目标,设计缓存机制和基于碎片矩阵的数据分块机制优化复制策略;以负载均衡为目标,设计基于分区和顺逆序的分发机制优化放置策略。仿真结果表明,RSboFMC在可靠性和负载均衡性方面均优于其它策略,且具有良好的扩展性。
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