云環(huán)境下數(shù)據(jù)副本策略研究.pdf

1、云存儲(chǔ)是在分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算、集群應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)中大量類型各異的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件整合在一起，來(lái)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與容錯(cuò)性，云存儲(chǔ)采用了副本技術(shù)。然而現(xiàn)有的副本管理策略在同時(shí)兼顧系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)開(kāi)銷等方面，還有待更深入的研究。
　　在多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)需要同時(shí)兼顧時(shí)，現(xiàn)有的副本管理方法要么只重點(diǎn)考慮一個(gè)目標(biāo)，而將其他目標(biāo)作為約束，顧此失彼。要么通過(guò)線性加權(quán)方式試圖將所有目標(biāo)合成單目標(biāo)，但線性加權(quán)有如下缺

2、點(diǎn)：需要提前知道權(quán)值的大??；制定權(quán)值依靠經(jīng)驗(yàn)；對(duì)不同的場(chǎng)景需要多次求解；難以得到解的整體情況。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文開(kāi)展了以下工作：
　　1．對(duì)當(dāng)前副本管理策略的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，并分析了它們不足之處：靜態(tài)副本管理策略的副本個(gè)數(shù)大多都相對(duì)固定，動(dòng)態(tài)副本管理策略雖然可以動(dòng)態(tài)調(diào)整副本個(gè)數(shù)，但大多沒(méi)有考慮系統(tǒng)的成本和可靠性對(duì)副本進(jìn)行增刪操作，并且，動(dòng)態(tài)副本管理策略一般只能針對(duì)某一個(gè)特定的應(yīng)用場(chǎng)景，適用性較差；另一方面，副本管理

3、策略在副本放置時(shí)要么只以系統(tǒng)某一方面的性能作為優(yōu)化目標(biāo)，要么在處理多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，不管目標(biāo)之間的關(guān)系，將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換成單目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上引出了本論文的研究?jī)?nèi)容。
　　2．提出了一種多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)副本管理策略(Multi-objective Optimized Replication Management，MRM)。MRM提出了利用Pareto這一概念來(lái)求解副本管理問(wèn)題的新思路。通過(guò)具體分析各常見(jiàn)目標(biāo)的相互關(guān)系，挑選出兩個(gè)具有明顯沖

4、突的目標(biāo)：系統(tǒng)可靠性和存儲(chǔ)成本。針對(duì)多個(gè)相互沖突目標(biāo)的處理問(wèn)題，在NSGA-II的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了MRM算法，來(lái)尋找副本個(gè)數(shù)、副本布局方式與這兩個(gè)目標(biāo)之間的關(guān)系。由于NSGA-II是基于實(shí)數(shù)編碼的，而本文中的編碼是離散型的，所以MRM對(duì)NSGA-II中編碼方式、算子等細(xì)節(jié)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。MRM算法不引入新的參數(shù)和變量（如權(quán)重），不需要依靠經(jīng)驗(yàn)就能得到最優(yōu)解，克服了因權(quán)重制定不準(zhǔn)確而對(duì)系統(tǒng)造成的影響。同時(shí)，它只需要一次運(yùn)行就能夠