云存儲環(huán)境下副本策略研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的不斷提升，信息化程度的不斷提高，全球數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆炸式增長。面對當前PB 級的海量存儲需求，傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)在容量和性能的擴展上存在瓶頸。云存儲以其擴展性強、性價比高、容錯性好等優(yōu)勢得到了業(yè)界的廣泛認同。分布式文件系統(tǒng)是云存儲環(huán)境下各種應(yīng)用的基礎(chǔ)平臺。為了增強系統(tǒng)的可用性和容錯性，分布式文件系統(tǒng)采用了副本技術(shù)。然而，副本的引入也帶來了存儲帶寬開銷、數(shù)據(jù)一致性、負載均衡等諸多問題。本論文分析了云存儲分布式文件系統(tǒng)中副本技術(shù)需要

2、考慮的方面----網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動態(tài)性和廣域性、副本策略中的負載均衡、云存儲的商業(yè)特征等，旨在解決云存儲環(huán)境下分布式文件系統(tǒng)的副本策略問題，立足于副本初始創(chuàng)建階段和副本動態(tài)調(diào)整階段，開展了以下研究工作：
　　 ⑴第1章綜述了云計算、云存儲的相關(guān)概念，著重介紹了本文研究的副本技術(shù)的優(yōu)勢和內(nèi)容，并分析了副本技術(shù)需要解決的問題，引出本論文的研究內(nèi)容。接著，第2章針對云存儲分布式文件系統(tǒng)進行了研究，重點介紹了幾款知名的分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計理

3、念、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、副本策略。
　　 ⑵針對云存儲中的副本策略問題，在第3章中建立了分布式文件系統(tǒng)模型MNFS(Master Node File System)，做為后續(xù)第4章和第5章相應(yīng)副本策略研究的基礎(chǔ)。MNFS模型采用中心服務(wù)器模式，將地理位置作為節(jié)點的基本屬性，更注重文件系統(tǒng)多區(qū)域分布對副本策略的影響，引入虛擬節(jié)點，屏蔽物理節(jié)點差異性。
　　 ⑶針對訪問特性表現(xiàn)為讀集中的云存儲應(yīng)用，第4章研究了副本創(chuàng)建階段的副本放置問

4、題，提出了基于用戶歷史信息和負載的副本放置策略ULPS(Placement Strategy based on User Information& Load Balance)。該策略利用用戶歷史副本訪問特征對副本進行針對性的放置，同時充分考慮節(jié)點負載情況，提高了系統(tǒng)的性能。實驗結(jié)果表明，ULPS 策略在負載均衡和副本訪問速率上均優(yōu)于HDFS 策略。
　　 ⑷立足于副本動態(tài)調(diào)整階段，第5章研究了副本調(diào)整階段的副本策略，提出了基于代

5、價的副本調(diào)整策略CDRS(Cost-Driven Replication Strategy)。該策略在保證副本可用性的前提下，通過引入市場機制中的代價，綜合考慮負載均衡及一致性與可用性的平衡，對副本進行自適應(yīng)的操作，達到最小化副本開銷，最大化副本收益的目標。實驗結(jié)果表明，與靜態(tài)副本策略相比，CDRS 策略可有效的均衡負載和提高副本收益。本文從云存儲分布式文件系統(tǒng)副本策略面臨的問題出發(fā)，立足于副本初始創(chuàng)建和副本調(diào)整兩個階段，在建立的MNF