云存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性分析.pdf

1、當(dāng)前，隨著對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的需求的不斷增加，存儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)模也隨之不斷擴(kuò)大。云存儲(chǔ)技術(shù)成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)。在云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，雖然單個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備的故障率很低，但是隨著云存儲(chǔ)系統(tǒng)總磁盤數(shù)量的增加，系統(tǒng)整體的故障率會(huì)非常高。因此，在提供持續(xù)有效的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)的同時(shí)，如何提高云存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和可用性就成為一個(gè)亟待解決的問題。
　　本文基于馬爾可夫（Markov）過程，針對(duì)MDS(Maximum Distance Separable)編碼和

2、非MDS編碼，給出了面向傳統(tǒng)被動(dòng)容錯(cuò)和新型主動(dòng)容錯(cuò)兩類云存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)模型。這一模型能夠定量評(píng)價(jià)硬盤故障預(yù)測(cè)模型對(duì)采用不同冗余機(jī)制的大型數(shù)據(jù)中心所帶來的可靠性提升。
　　在MDS編碼可靠性定量分析的研究方法方面，本文重點(diǎn)研究了帶故障預(yù)警的RAID5（單容錯(cuò)）和RAID6（雙容錯(cuò)）系統(tǒng)的可靠性模型。引入故障預(yù)警和預(yù)警處理的描述，定量分析可靠性的變化。
　　本文還針對(duì)大型數(shù)據(jù)中心普遍采用的雙副本和三副本冗余機(jī)制以及故障預(yù)警

3、及處理機(jī)制提出了可靠性分析模型。通過組合分析計(jì)算多故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的概率;提出了故障狀態(tài)遷移基本單元，可表示這類系統(tǒng)中故障狀態(tài)變化的一般規(guī)律。從而為構(gòu)造這類系統(tǒng)的復(fù)雜可靠性模型提供了一種一般性的方法。
　　本文最后分別對(duì)MDS和非MDS云存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:基于硬盤故障預(yù)測(cè)模型的主動(dòng)容錯(cuò)機(jī)制可大幅度提高云存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。另一方面，引入主動(dòng)容錯(cuò)機(jī)制可以令我們以低容錯(cuò)冗余機(jī)制達(dá)到原來高容錯(cuò)冗余機(jī)制才能達(dá)到的可