基于网络编码的新型分布式网络备份系统

论文摘要

近年来,对数据安全和可靠性越来越高的要求加速了网络备份技术的迅速发展。在当前的网络备份应用中,出于不同的备份需求,主要存在着集中式与分布式网络备份系统。集中式网络备份是指将网络上的一台或多台机器作为备份服务器,将其他机器需备份的数据通过网络备份到服务器上。数据通过网络集中备份到网络服务器之后,管理员只需通过管理备份服务器就可以管理整个网络中的备份数据。集中式网络备份的优点是系统简单、投入低、易于维护。但是缺点也是显而易见的,首选,当备份数据量逐渐加大时,对网络带宽的要求也会越来越高。其次,为了确保备份数据的安全性,对网络本身性能的要求也很高,不可以出现网络阻塞或网络意外中断等事件。第三,由于所有网络备份数据都被存储在有限的备份服务器中,这就要求系统必须有高性能和高可靠性的备份服务器。分布式网络备份系统将网络上所有可用结点作为数据的备份节点,将单一备份文件分割成若干个文件块后备份到多个节点上。在网络中有一个节点作为服务器,该服务器不负责任何文件存储的工作,仅仅对节点的状态进行维护,文件的传输在节点间进行。在分布式网络备份系统中,因为服务器端仅维护网络中节点的状态,所以服务器成本低,便于维护。将网络中所有可用节点作为存储节点,大大提高了网络的资源利用率。这些优点使得近年来分布式网络备份越来越受到人们的关注。网络编码是近几年提出的通信技术,可以有效提高网络传输的吞吐率,加强网络服务的可靠性。为了进一步改善网络备份系统的性能和效率,本文将网络编码引入到了分布式网络备份系统中,对此系统进行了理论分析,并设计、实现了基于网络编码的分布式网络备份系统。与集中式网络备份系统相比,该系统具有服务器成本低,可靠性高,能够充分利用带宽等优点;并且由于网络编码的使用,文件备份的成功率和传输速率相比单纯的分布式备份系统都有较大提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 网络编码备份研究的背景和意义
• 1.1.1 备份的分类及意义
• 1.1.2 网络编码的优点及应用前景
• 1.2 目前研究中的困难
• 1.3 本文的贡献
• 1.4 论文的结构
• 第二章 网络编码与备份技术简介
• 2.1 网络编码技术简介
• 2.1.1 网络编码的提出
• 2.1.2 网络编码的基本原理
• 2.1.3 线性网络编码
• 2.1.3.1 编码
• 2.1.3.2 解码
• 2.1.3.3 线性组合方案
• 2.1.4 网络编码研究现状
• 2.1.5 网络编码的研究热点
• 2.1.5.1 算法设计
• 2.1.5.2 节点选取方案
• 2.1.5.3 复杂度分析
• 2.1.5.4 性能分析和应用
• 2.1.5.5 系统安全性分析
• 2.1.5.6 无线分布式网络中的应用
• 2.1.6 网络编码的特点
• 2.2 网络备份技术简介
• 2.2.1 网络备份概述
• 2.2.2 网络备份的体系结构
• 2.2.2.1 集中式网络备份
• 2.2.2.2 分布式网络备份
• 第三章 方案设计
• 3.1 系统组成
• 3.2 网络模型
• 3.3 设计目标
• 3.4 网络编码策略
• 3.5 带有网络编码的分布式存储系统的实现
• 3.5.1 文件备份方法
• 3.5.2 文件编码策略
• 3.5.3 文件恢复策略
• 3.5.4 文件删除策略
• 第四章 服务器端和客户端设计
• 4.1 服务器端架构
• 4.2 客户端架构
• 4.3 客户端工作流程
• 4.4 客户端详细设计
• 4.5 功能说明
• 4.5.1 GUI部分
• 4.5.2 CManageLayer类
• 4.5.3 CAsyncSocketEx及其派生类构成的系统
• 4.5.4 CUpDownMission虚基类及其派生类构成的系统
• 4.5.5 CUploadThread虚基类
• 4.6 客户端CUpDownMission虚基类的详细设计
• 4.6.1 CUpDownMission基类
• 4.6.2 接口
• 4.6.3 接口说明
• 第五章 系统性能测试与分析
• 5.1 实验方法概述
• 5.2 备份
• 5.3 恢复
• 5.4 节点再生
• 5.5 实验结果分析
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢