分布式存儲系統(tǒng)中快速修復(fù)編碼與性能評價.pdf

1、分布式存儲系統(tǒng)是一種存儲設(shè)備基于網(wǎng)絡(luò)互連的系統(tǒng)，具有較好的存儲能力和較低的開銷。由于系統(tǒng)內(nèi)提供存儲服務(wù)的設(shè)備往往具有不穩(wěn)定性，存儲節(jié)點出現(xiàn)數(shù)據(jù)失效的情況時有發(fā)生，在這種情況下整個系統(tǒng)就需要進行頻繁的數(shù)據(jù)恢復(fù)操作。為了維持數(shù)據(jù)可用，早期的分布式存儲系統(tǒng)通常采用保存文件副本的方法。這種方法雖然簡單有效，卻會造成大量的數(shù)據(jù)冗余，同時也提高了修復(fù)代價?；谏鲜銮闆r，如何對失效節(jié)點進行高效地修復(fù)成為了分布式存儲系統(tǒng)中亟待解決的問題，具有很重要的研

2、究價值和現(xiàn)實意義。
　　隨著編碼技術(shù)的提出，利用該技術(shù)存儲數(shù)據(jù)成為了解決以上問題的一個有效途徑。由于再生編碼有著良好的存儲能力和容錯能力，因此成為近些年的重點研究方向。目前針對再生編碼的研究主要分為兩個方向：最小存儲再生碼(MSR)和最少帶寬再生碼(MBR)，分別代表了研究如何減少存儲時的數(shù)據(jù)冗余和研究如何減少數(shù)據(jù)恢復(fù)時的網(wǎng)絡(luò)帶寬。就目前計算機體系中存儲與網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的價格差異來看，網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用可以帶來更大的開銷節(jié)省，因此本

3、文著重研究了最少帶寬再生編碼，并在此類編碼中選擇了四種具有快速修復(fù)特性的編碼進行了理論和實際的性能研究。由于這些編碼方案的修復(fù)方法是通過精確取得丟失數(shù)據(jù)的副本或者只需簡單的運算，因此有著更好的修復(fù)性能和更低的帶寬消耗，同時相比較其他類型的最少帶寬再生碼有著更加優(yōu)秀的存儲能力和更加靈活的存儲方式。
　　本文對基于分布式存儲系統(tǒng)的快速修復(fù)再生編碼進行性能研究，主要工作集中在以下幾個方面：
　　(1)根據(jù)編碼過程的共同點總結(jié)出編碼

4、方案的相似性，進而規(guī)劃出統(tǒng)一編碼框架并得出了文件操作可能性。通過將分布式存儲系統(tǒng)中的節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)以無向圖的表示形式進行抽象描述，利用頂點表示存儲節(jié)點、邊表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的互連關(guān)系，從而可以得到描述整個分布式存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。同時用矩陣運算抽象表示出各類操作的過程，對于所有編碼方案在編碼、解碼和修復(fù)單一失效節(jié)點時的性能進行了理論上的分析和總結(jié)。
　　(2)使用模塊化的方法設(shè)計并實現(xiàn)了基于快速修復(fù)再生編碼的分布式存儲系統(tǒng)。本文詳細介紹了設(shè)計