基于移動(dòng)P2P的分布式存儲(chǔ)和傳輸機(jī)制研究.pdf

1、P2P存儲(chǔ)是分布式存儲(chǔ)的一種方式,目的是利用節(jié)點(diǎn)冗余的計(jì)算和存儲(chǔ)能力達(dá)成經(jīng)濟(jì)有效的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。移動(dòng)P2P分布式存儲(chǔ)作為P2P存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)分支,因?yàn)橐苿?dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性,自組織,異構(gòu)性等特性已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注。移動(dòng)P2P的分布式存儲(chǔ)是指在一些高度異構(gòu)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上,考慮存儲(chǔ)空間的有限性,帶寬差異性,節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)性的基礎(chǔ)上來(lái)提供較為穩(wěn)定的存儲(chǔ)和相應(yīng)的傳輸服務(wù)。智能平臺(tái)以及云計(jì)算的發(fā)展使得移動(dòng)終端的處理能力獲得了大幅度的提升,為移動(dòng)P2P

2、的研究奠定了物理基礎(chǔ),從而使得基于移動(dòng)P2P技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸機(jī)制的研究成為了可能。
　　移動(dòng)P2P不同于P2P的一個(gè)基本特征是節(jié)點(diǎn)的多維異構(gòu)性。為了保障數(shù)據(jù)可靠的存儲(chǔ)和傳輸,需要考慮節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬,節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力,節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)能力等多種因素。副本節(jié)點(diǎn)的選擇,副本數(shù)量和放置策略,激勵(lì)機(jī)制,并行傳輸和恢復(fù)是解決這類(lèi)問(wèn)題的主要手段和目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。大量副本數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一方面加大了節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的負(fù)擔(dān)也加大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)載,降低了節(jié)點(diǎn)參與度和

3、貢獻(xiàn)度。目前研究多數(shù)從固網(wǎng)P2P的角度進(jìn)行移動(dòng)P2P的研究,而較少考慮移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的多維異構(gòu)性問(wèn)題,從而在降低每個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)和傳輸負(fù)載的情況下,保證節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)目煽啃?數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可用性和持久性。
　　本文從“節(jié)點(diǎn)合作為基礎(chǔ),服務(wù)為中心,優(yōu)化存儲(chǔ)和傳輸機(jī)制為目標(biāo)”這一宗旨出發(fā),深入研究了如何在計(jì)算密集區(qū)域,利用飽和計(jì)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)膬?yōu)化問(wèn)題。論文從移動(dòng)P2P的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享,可靠性傳輸?shù)葞讉€(gè)問(wèn)題入手,采用特定的

4、手段優(yōu)化資源使用和保證服務(wù)質(zhì)量?jī)?yōu)化的雙重目標(biāo)。具體為:
　　(1)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間和帶寬資源有限,既要存儲(chǔ)其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),同時(shí)又要從其它節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),完全副本存儲(chǔ)加重了網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)和節(jié)點(diǎn)的能量消耗,降低了節(jié)點(diǎn)在線的可能,進(jìn)一步降低了服務(wù)質(zhì)量。本文提出基于云存儲(chǔ)的高可靠存儲(chǔ)模型。模型由云存儲(chǔ)層、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)群組層,普通移動(dòng)節(jié)點(diǎn)層構(gòu)成。為了節(jié)省移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)空間和帶寬資源,提出移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組的兩種存儲(chǔ)模型,一是交叉存儲(chǔ)模型、二是按比例存

5、儲(chǔ)模型。交叉存儲(chǔ)模型解決了完全副本占用空間過(guò)大的問(wèn)題。按比例存儲(chǔ)充分利用了節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性。普通節(jié)點(diǎn)使用節(jié)點(diǎn)組提供的服務(wù)。模型中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的完整副本,有效節(jié)約的存儲(chǔ)空間,為用戶(hù)的其它服務(wù)提供了保證。
　　(2)移動(dòng)P2P節(jié)點(diǎn)的帶寬差異性極大,針對(duì)存儲(chǔ)機(jī)制和并行獲取兩個(gè)階段缺乏統(tǒng)籌考慮,導(dǎo)致帶寬較慢的節(jié)點(diǎn)極大的影響整體傳輸性能的現(xiàn)象,本文提出了一種支持異構(gòu)存儲(chǔ)的并行傳輸模型及其相應(yīng)的算法。用PTRM和PTIM算法解決按比例存

6、儲(chǔ)模型和交叉存儲(chǔ)模型的負(fù)載均衡的調(diào)度問(wèn)題。與CLBS和DAS兩種并行傳輸模型進(jìn)行了性能比較,結(jié)果顯示,本文的并行傳輸模型在傳輸性能略?xún)?yōu)于CLBS,與DAS接近,算法在聚集了更大的帶寬的同時(shí)節(jié)省了存儲(chǔ)空間,提高了系統(tǒng)可靠性。
　　(3)為了克服移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)的高度震蕩性導(dǎo)致數(shù)據(jù)失效的情況,大量數(shù)據(jù)副本冗余是較為常用的一個(gè)主要方法。然而,大量的數(shù)據(jù)冗余不僅加重了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)負(fù)擔(dān),同時(shí)也大大增加了節(jié)點(diǎn)搜索和傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。本文基于存儲(chǔ)

7、空間的限定下,提出動(dòng)態(tài)環(huán)境中數(shù)據(jù)失效后的數(shù)據(jù)恢復(fù)模型。在存儲(chǔ)空間占用不大于雙副本存儲(chǔ)情況下本文提出了四種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)恢復(fù)方案,具體的方案包括二等分雙副本,I等分雙副本存儲(chǔ)模型,K等分模型散列,以及編碼模型散列存儲(chǔ)等。在網(wǎng)絡(luò)正常工作和非正常工作的情況下,研究了它們的數(shù)據(jù)失效和恢復(fù)情況。通過(guò)理論分析和比較研究,取得了較好的效果,達(dá)到了空間有限占用情況下的高可靠的分布式存儲(chǔ),為選擇適合移動(dòng)P2P的存儲(chǔ)模型奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(4)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)

8、之間的性能異構(gòu)性巨大,選擇合適的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸對(duì)于數(shù)據(jù)的可用性和持久性具有重要的影響。為了提高移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性,本文提出構(gòu)造一個(gè)合作存儲(chǔ)的節(jié)點(diǎn)集合G-peer組的模型。一個(gè)模型是構(gòu)造最近的兩個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行副本存儲(chǔ),另一個(gè)模型是構(gòu)造一個(gè)三模存儲(chǔ)劃分。本文使用動(dòng)態(tài)矩形窗的方法計(jì)算區(qū)域內(nèi)最近的節(jié)點(diǎn)對(duì),利用最近的兩個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行副本存儲(chǔ),構(gòu)造了一個(gè)雙節(jié)點(diǎn)的G-peer組,進(jìn)一步減少副本傳輸代價(jià)。在限定通信閾值和傳輸代價(jià)的前提下