分布式存儲系統(tǒng)中基于覆蓋方法的節(jié)能策略研究.pdf

1、當今流行的分布式存儲系統(tǒng)（Distributed Storage System，即DSS）由廉價PC構成，其作為云存儲的核心部分具有可擴展性強、高可靠性和構建成本低廉等優(yōu)點。但是DSS中大量閑置節(jié)點和海量冗余數(shù)據(jù)導致了能耗的巨大浪費。因此，對此類DSS進行節(jié)能具有巨大的潛力和顯著的現(xiàn)實意義。
　　基于覆蓋方法的節(jié)能策略作為一種通用的節(jié)能策略，被此類DSS廣泛應用，而這些節(jié)能策略的研究大都基于采用副本機制容錯的DSS(Replica

2、ted Distributed Storage System，即RDSS)，而對采用糾刪碼容錯的DSS(Erasure-Coded Distributed Storage System，即ECDSS)考慮較少。然而，大數(shù)據(jù)的興起使得系統(tǒng)為獲得更低的存儲開銷和更高的容錯能力而采用糾刪碼的容錯機制。
　　因此，本文首先基于RDSS中利用覆蓋方法的節(jié)能策略，通過相關定理證明在ECDSS上進行節(jié)能的可行性，然后利用定理中概率公式分析在相同

3、冗余度的不同容錯機制情況下對節(jié)點休眠后的數(shù)據(jù)可用性，最后通過公式分析不同容錯策略下系統(tǒng)的通信和存儲開銷。結果表明，隨著休眠率升高，系統(tǒng)需要采取一定的策略來保證休眠后的數(shù)據(jù)可用性，并且低休眠率時系統(tǒng)采用碼率高和分片數(shù)多的糾刪碼具有更低的通信和存儲開銷，而低碼率糾刪碼能獲取更大的通信和存儲開銷節(jié)約比。
　　同時，本文指出糾刪碼在計算開銷方面存在的不足，并針對以上不足提出一種針對RS碼的基于覆蓋方法的節(jié)能策略，并分別從休眠節(jié)點標記和可用

4、性補償兩個階段提出冗余優(yōu)先休眠（Redundancy First Sleep，即RFS）和數(shù)據(jù)優(yōu)先補償（Data First Compensation，即DFC）兩個算法，對計算開銷不足的問題進行改進。接著，對DFC算法應用于不同編碼方案后計算開銷的變化進行理論性分析，分析結果證明了算法的可行性。
　　最后，本文實現(xiàn)了一個基于離散事件的DSS模擬程序，針對本文提出的節(jié)能策略和改進算法，驗證其理論分析和算法效果。結果表明，在ECDS