P2P分布式存储系统副本策略研究

论文摘要

数据的爆炸式增长推动存储技术快速发展。相比传统的C/S模式,P2P存储系统充分利用分散的普通用户资源,以开放、安全、可扩展性强等优点得到广泛关注。作为P2P存储系统的一个重要组成部分,副本策略是提高P2P存储系统可扩展性、容错性、可用性和减少查询响应时间的有效机制。但是副本数量的增加同样会带来副本管理问题。目前副本管理策略中存在副本创建时存储位置和数量不合理、网络带宽消耗大以及副本一致性维护算法冗余消息多、更新速度不及时等问题。本文针对上述问题展开研究。针对副本创建策略存在的问题,本文提出一种分簇拓扑结构基于访问频率的副本创建策略。通过预测网络距离将节点进行分簇,同时使用超节点选择方式为每个簇选取一个簇首,簇内和各簇首之间使用Chord协议进行管理。簇内节点网络距离较近,可以降低查询时延、提高查询效率和数据传输速率。基于访问频率的副本创建策略将数据副本放置在访问频率较高的节点上或节点附近,减少远程访问引起的带宽消耗。实验验证该算法能有效降低网络消耗,减少远程数据访问量。针对副本一致性维护算法中的问题,本文提出一种覆盖网络中基于节点异构度的副本一致性维护算法—一NHDCOM。该算法采用Chord协议对副本节进行管理,利用每个节点所维护的指取表信息进行划分,提出一种异构度收集树构建方法,理论分析表明算法能显著降低分割时消息传播开销。考虑到节点的差异性,提出节点异构度的概念并构建异构度收集树,然后通过动态规划方法求解最小延迟更新内容树。理论分析和模拟实验表明基于节点异构度副本一致性维护算法能有效减少更新冗余消息、快速更新副本。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 本文主要工作
• 1.3 本文的结构
• 第2章 P2P存储系统副本管理技术研究
• 2.1 P2P网络技术
• 2.2 P2P存储系统的节点组织方式研究
• 2.2.1 集中式P2P体系
• 2.2.2 结构化P2P体系
• 2.2.3 无结构化P2P体系
• 2.3 副本创建相关技术研究
• 2.3.1 副本创建冗余方法
• 2.3.2 副本创建关键问题
• 2.3.3 副本创建相关方法
• 2.4 副本一致性维护算法研究
• 2.4.1 集中式拓扑中的一致性研究
• 2.4.2 结构化拓扑的一致性研究
• 2.4.3 非结构化拓扑一致性研究
• 2.5 小结
• 第3章 分簇拓扑结构中基于访问频率副本创建策略
• 3.1 引言
• 3.2 基于分簇的双层Chord环
• 3.2.1 基于分簇的双层Chord环的构建
• 3.3 基于访问频率副本创建策略
• 3.4 模拟实验
• 3.5 小结
• 第4章 基于节点异构度副本一致性维护策略
• 4.1 引言
• 4.2 节点异构度
• 4.2.1 节点异构度计算
• 4.2.2 异构度收集树的建立
• 4.2.3 节点异构度收集
• 4.3 更新内容树
• 4.4 副本节点维护
• 4.4.1 副本节点的加入与离开
• 4.4.2 副本节点的失效
• 4.5 模拟实验
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
• 附录B 攻读硕士期间参与的项目列表