论文题目: 广域网络虚拟文件系统关键技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机应用技术
作者: 刘丹
导师: 刘心松
关键词: 虚拟文件系统,叠加网,全局名字空间,副本管理,分布式互斥,存储系统
文献来源: 电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 以现有的网络及分布式技术为基础，研究广域网尺度的文件资源共享和重用，针对性地提出了虚拟网络文件系统(VIRTUAL NETWORK FILE SYSTEM---VNFS)模型。VNFS统一化管理广域网络上的各类文件资源，为用户提供统一的共享文件系统。 论文围绕实现VNFS的关键技术问题，包括系统逻辑结构组织、文件全局名字空间服务、副本管理技术、数据一致性技术等展开研究讨论，提出了若干新算法和方法，并进行了相关的原型系统设计和算法性能试验。 第一章论述了VNFS系统研究的必要性和应用环境。第二章对目前已有研究综述和分析，讨论了目前网络共享文件系统的现状及存在的问题，明确了研究的主要内容。第三章给出本文研究的内容，包括设计一个灵活的、能够逼近于物理网络拓扑的逻辑组织结构；实现VNFS的全局名字空间GNS(Global Name Space)；高效的副本管理机制及数据一致性维护机制。 VNFS结构原型及模块功能描述在第四章中展开，整个VNFS系统按照完全对等的思想设计，任何一个加入VNFS系统的服务节点都安装VNFS功能软件并可以充当其中的任何角色。第五章详细描述了VNFS的逻辑组织构建方法---一个自组织叠加网模型的设计及相应的算法实现，并从理论上证明了其高效性。第六章以自组织算法为基础构建了VNFS的全局名字空间，提出了分别从物理特征、逻辑特征、用户使用特征三个层次对文件命名的方法，并建立三个层次文件名字间的映射关系，提高了名字解析效率。 第七章给出VNFS的副本管理方法，其针对广域网特征进行了新的设计。提出了适应于局域网和广域网环境的两个副本管理算法，并证明了算法在提高文件访问服务质量方面的良好性能。第八章给出应用于VNFS系统中的一种动态数据同步方法以及一个分布式互斥锁算法。该动态数据同步方法综合了扩散机制和失效机制的特点，提高了同步效率；该分布式互斥算法基于请求的读写特征设计，降低了系统分布式互斥的通信开销。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 引言
第二章 己有研究的综述和分析
2.1 网络文件系统
2.1.1 传统的分布式文件系统
2.1.2 面向广域网络和大容量存储的扩展
2.1.3 元数据的管理及资源描述的透明性
2.1.4 面向媒体文件的设计
2.2 关键技术
2.2.1 体系结构
2.2.1.1 分布式结构
2.2.1.2 分层式结构
2.2.2 全局名字空间
2.2.3 一致性
2.2.4 可用性
2.2.5 可扩展性
2.2.6 元数据分布策略
2.2.6.1 集中式元数据存储
2.2.6.2 分布式元数据存储
第三章 本文研究内容和主要贡献
3.1 研究内容
3.2 主要贡献
第四章 VNFS结构模型及模块描述
4.1 结构
4.2 模块功能描述
4.2.1 GFSI模块
4.2.2 REGM模块
4.2.3 GNSM模块
4.2.4 REPM模块
4.2.5 CM模块
第五章 文件服务器群逻辑组织
5.1 概述
5.2 自组织模型
5.2.1 基本概念和定义
5.2.2 分群自组织
5.2.2.1 基群维护
5.2.2.2 n次群维护
5.2.3 基于分群自组织模型的节点命名法则
5.3 性能分析
5.4 仿真实验
5.5 小结
第六章 全局名字空间管理
6.1 DNS回顾
6.2 VNFS名字空间GNS
6.2.1 层化结构的全局名字空间(GNS)
6.2.2 VNFS的逻辑名字空间(LNS)
6.2.3 VNFS-LNS的维护
6.2.4 定位服务
第七章 副本管理
7.1 概述
7.2 副本表管理
7.2.1 副本表的逻辑结构
7.2.2 副本表的冗余策略
7.2.3 副本重定位的实现
7.3 文件类型定义
7.4 实时媒体文件的副本管理策略
7.4.1 在线存储器与在线资源
7.4.2 基于 LAN的媒体资源副本管理策略
7.4.2.1 概述
7.4.2.2 LAN网络系统存储模型及算法逻辑
7.4.2.3 性能测试
7.4.3 基于WAN的媒体资源副本管理策略
7.4.3.1 概述
7.4.3.2 设计与实现
7.5 副本的传输
第八章 VNFS数据一致性
8.1 一个动态的数据一致性算法
8.1.1 建立多播树
8.1.2 同步机制
8.1.2.1 VNFS-DSYNC算法
8.1.2.2 基于 VNFS-DSYNC的应用
8.2 基于读写分离的分布式互斥算法
8.2.1 LK分布式互斥算法
8.2.1.1 算法模型及定义
8.2.1.2 简化消息复杂度的基本思想
8.2.1.3 LK算法
8.2.2 基于读写特征的分布式互斥算法
8.2.2.1 算法思想及数据结构
8.2.2.2 读写时戳
8.2.2.3 算法实现
8.2.2.4 算法示例
8.2.2.5 算法实现接口
8.2.3 算法性能评估
8.2.4 算法正确性证明
8.2.4.1 公平性
8.2.4.2 防止饥饿
8.2.5 结论
第九章 结论
9.1 论文工作总结
9.2 进一步研究工作
致谢
参考文献
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文
发布时间: 2006-11-28
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