分布式存儲系統(tǒng)中多節(jié)點修復問題的研究.pdf

1、分布式存儲系統(tǒng)通過使用網(wǎng)絡中多臺機器上的存儲設備，把數(shù)據(jù)分散存儲在多個獨立的節(jié)點上，從而實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲。大規(guī)模存儲系統(tǒng)中的節(jié)點因數(shù)目巨大而易頻繁失效，為保證存儲數(shù)據(jù)的可靠性，需要在系統(tǒng)中保存相當數(shù)量的冗余數(shù)據(jù)，以便在部分節(jié)點不可用時能夠利用剩余的存活節(jié)點來重構原始文件;并且利用創(chuàng)建的冗余節(jié)點的數(shù)據(jù)使得失效節(jié)點得以修復。作為一種新的數(shù)據(jù)冗余技術，再生碼因能有效地降低分布式系統(tǒng)中修復失效節(jié)點所消耗的帶寬資源而成為研究的熱點。目前，對單

2、個失效節(jié)點進行修復的再生碼方案已越來越完善，然而分布式存儲系統(tǒng)中的修復通常是接連不斷觸發(fā)的，基于此本文主要研究失效節(jié)點的數(shù)目達到某一固定值時，多節(jié)點并行修復機制下的若干相關問題。
　　首先，本文研究了多節(jié)點合作修復模型下滿足最小存儲點參數(shù)的編碼形式。在Suh和Ramchandran利用通信系統(tǒng)中的干擾對齊技術構造的一類可精確修復單個失效節(jié)點的最小存儲再生碼的基礎上，本文通過示例（n=7;k=3）碼，說明了Suh-Ramchandr

3、an碼能夠對多個失效的節(jié)點進行合作修復。同時，為了更清楚地表述一般參數(shù)（n=2k+s;k)下的多節(jié)點合作修復過程，基于Suh-Ramchandran碼，本文重新描述并直接給出了此參數(shù)下的編碼形式，并且證明了在該編碼形式下，修復多個失效系統(tǒng)節(jié)點時仍可達到最優(yōu)的修復帶寬。
　　其次，利用割型分析討論了集中的多節(jié)點修復模型下的最小容量割，得到了更一般的最小容量割的數(shù)組表示形式，該形式包含了已知文獻中的結果。根據(jù)新得到的最小容量割形式，利

4、用線性規(guī)劃的方法給出了存儲-帶寬理論界，過程更為簡單且比已知文獻中的邊界關系更緊。另外，還給出了最小存儲多節(jié)點再生碼和最小帶寬多節(jié)點再生碼的參數(shù)表示。并與單節(jié)點修復模型和多節(jié)點合作修復模型做了比較，結果表明集中的多節(jié)點模型在修復多個失效節(jié)點時，需要的修復帶寬最小。通過對一些特殊參數(shù)下存儲和修復所需帶寬資源的分析，給出了集中的多節(jié)點修復模型下滿足最小存儲多節(jié)點再生碼和最小帶寬多節(jié)點再生碼參數(shù)的編碼方案。
　　最后，給出了一類連接少量

5、特定的節(jié)點即可精確修復多個失效節(jié)點的再生碼。已知Papailiopoulos等利用MDS碼構造的簡單再生碼在可達到任意碼率的同時，能夠只使用系統(tǒng)中f個存活節(jié)點通過簡單的異或運算來完成單個失效節(jié)點的精確修復。在此基礎上，本文通過對簡單再生碼中校驗數(shù)據(jù)的改造，得到了能夠同時精確修復多個失效節(jié)點的新編碼方式。這類改造的簡單再生碼的存儲和修復帶寬只與已設定的值f有關，并且隨著f的增大，與節(jié)點存儲的最小理論值接近。同時，在修復多個失效節(jié)點時，可直