P2P存储中辅助系统及数据有效性的研究

论文摘要

随着网络技术的发展,带宽的提高,互联网应用发生了巨大的变化。存储在互联网上的数据越来越丰富,用户访问量也越来越大。这使得传统单一服务器提供存储的模式不再适应当前的形势。基于P2P的分布式存储由于其自组织、支持海量用户等特点,成为最适应当前数据环境下的存储结构,引起了人们的广泛研究。由于P2P存储中用户行为不可预测等原因,当前还没有商业化的P2P存储系统。一些学者开始探索将P2P存储做为辅助系统应用。随着云计算的兴起,云存储服务日趋成熟,许多公司开始向公众提供云存储服务。存在一些云存储在提供高效可靠的服务的同时,对用户从云中读取数据时占用的带宽也收取费用。已经取得广泛研究的P2P存储可以用作云存储的辅助系统从而有效的移除从云端读取数据所产生的费用。当前节点辅助系统都是基于无结构覆盖的。在P2P存储领域,存在众多的基于结构化覆盖构建的P2P存储系统。本文中,我们探索如何将基于结构覆盖的P2P存储作为辅助系统应用到云存储中去。通过在Chord组成的环形结构上顺序的存储数据,我们将读取数据协议的复杂度由以前的O（KlogN）降到了O（logN+K）。对任意类型的节点辅助的云存储系统,由于系统中的存储由云存储及P2P存储两部分构成,因此需要确定应由哪一方响应用户读取文件的请求。在基于结构覆盖的P2P存储中,由于不存在tracker收集系统的实时状态信息,因此为带宽分配方案的设计带来了困难。本文中我们提出了一种预测的方法来有效解决带宽分配问题。节点辅助系统设计的优势在于数据的有效性由云端负责,因此在P2P存储中不需要关注数据有效性的问题。但是在云存储的设计中,必须将数据有效性这一点纳入考虑。当前存在为数众多的工作研究如何使用P2P技术构建云存储系统,这些系统一般是由大量廉价的存储节点构成的封闭式P2P存储系统。由于软件错误,硬件失效等原因,会导致节点失效,使得存储在相应节点上的数据失效,因此需要设计相应的机制保证数据的有效性。本文中,我们提出了一种基于分组与备份的策略来保证数据的有效性。使用时间片模型,在假设节点有效状态可预知的前下,我们提出了最大分组与最优分组问题。并证明这两个问题的复杂度都是NP-Complete。在这之后,根据实际情况,加入节点在连续时间片上保持有效这一条件,我们设计了多项式时间的算法求解最大分组数这一问题。最后,通过将节点组织成有向无环图,我们使用PSA算法来穷举求解最优分组问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 分布式存储发展及现状
• 1.2 基于P2P的分布式存储
• 1.2.1 P2P分布式存储中的研究热点
• 1.2.2 P2P分布式存储系统对比
• 1.3 本文的工作以及贡献
• 第二章 基于DHT的P2P辅助存储系统的问题研究
• 2.1 节点辅助的云存储
• 2.1.1 FS2You
• 2.1.2 Wuala
• 2.1.3 小结
• 2.2 动机
• 2.3 系统设计
• 2.3.1 系统架构
• 2.3.2 存储文件
• 2.3.3 读取数据算法
• 2.4 论分析性能保证
• 2.4.1 节点与数据动态性建模
• 2.4.2 读取数据协议分析
• 2.4.3 存储负载均衡
• 2.5 读取消息快速分发策略
• 2.6 基于预测的带宽分配方案
• 2.7 性能评价
• 2.7.1 评价指标
• 2.7.2 仿真配置
• 2.7.3 实验结果分析
• 2.8 小结与进一步工作
• 第三章 P2P存储中数据有效性的问题研究
• 3.1 背景与动机
• 3.2 相关工作
• 3.2.1 节点利益相关复制
• 3.2.2 文件有效性相关复制
• 3.2.3 小结
• 3.3 模型描述与形式化问题
• 3.3.1 模型描述
• 3.3.2 形式化问题
• 3.4 MCN复杂度分析
• 3.5 计算最大分组数算法
• 3.6 FPR复杂度分析
• 3.7 最优分组穷举算法
• 3.7.1 构建DAG
• 3.7.2 PSA算法简介
• 3.8 性能评价
• 3.8.1 仿真设定（一般设定）
• 3.8.2 分组大小
• 3.8.3 不同系统规模下分组的大小
• 3.8.4 极端设置下分组算法的性能
• 3.9 小结与进一步工作
• 第四章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 简历与科研成果