基于对等网络的分布式存储技术研究与实现

基于对等网络的分布式存储技术研究与实现

论文摘要

网络规模的日益增大,网络资源的急速膨胀,用户对数据可靠性和数据获取速度越来越高的要求,使分布式存储技术面临着巨大的挑战。P2P技术的产生为分布式存储带来了新的解决思路。与传统的分布式存储技术不同,P2P技术不是将研究重点放在服务器和存储设备上,而是通过充分利用网络中的用户节点来解决分布式存储技术面临的问题。因此,基于对等网络的分布式存储系统具有庞大的存储容量以及较好的可扩展性和可靠性。本文设计了一个基于对等网络的分布式存储系统。该系统具有很好的可扩展性、保密性和抗毁坏性。本文的主要内容如下:(1)设计了基于对等网络的两层分布式存储体系结构。系统通过构建一个两层的网络来提高系统的可扩展性。系统中的节点分为内容分发器和用户节点。内容分发器用于保存网络拓扑信息和资源索引信息。用户节点用于保存资源分片、冗余存储的部分网络拓扑信息和资源索引信息。系统上层网络是由内容分发器节点组成的非结构化对等网络。因此,系统在内容分发器节点频繁上下线的环境中,依然可以具有较好的性能。每个内容分发器节点管辖一组用户节点,所有的用户节点共同构成下层网络。本文制定了详细的网络构建和维护规则。(2)提出了基于信息缓存的资源查找算法。通过对现有非结构化对等网络资源查找算法的分析和对比,在结合系统自身特点的基础上,本文提出了基于信息缓存的非结构化对等网资源查找算法(LHC:lookahead with catch)。通过将LHC算法与其它算法进行仿真分析,证明LHC算法具有较高的资源查找效率。因此系统资源查找模块采用LHC算法来实现。(3)设计并实现了系统的信息冗余模块。内容分发器通过将自己的节点信息和资源索引信息冗余存储在邻居内容分发器节点所在的域中,来避免自身下线所带来的本域资源不可得问题,从而提高了系统的可靠性。由于系统中节点的共享存储空间有限,内容分发器没有存储空间时,会将信息分布存储在其管辖的用户节点。本文制定了基于用户节点剩余存储空间的冗余信息存储节点选取方案。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究目的与意义
  • 1.3 论文主要工作及创新点
  • 1.4 论文章节安排
  • 第二章 基于对等网络的分布式存储技术研究
  • 2.1 分布式存储相关技术
  • 2.1.1 网络存储技术
  • 2.1.2 集群存储技术
  • 2.1.3 分布式文件系统
  • 2.1.4 网格存储技术
  • 2.1.5 对等网络分布式存储技术
  • 2.2 基于对等网络的分布式存储关键技术
  • 2.3 典型对等网络分布式存储系统分析
  • 2.3.1 基于对等网络的分布式存储系统分类
  • 2.3.2 基于非结构化P2P 的存储系统
  • 2.3.3 基于结构化P2P 的存储系统
  • 2.4 小结
  • 第三章 基于对等网络的分布式存储体系结构研究
  • 3.1 系统设计目标
  • 3.2 系统体系结构
  • 3.3 内容分发器
  • 3.3.1 内容分发器功能
  • 3.3.2 内容分发器处理流程
  • 3.3.3 内容分发器资源查找
  • 3.3.4 内容分发器资源冗余
  • 3.4 用户节点
  • 3.4.1 内容存储节点
  • 3.4.2 内容获取节点
  • 3.5 通信协议
  • 3.5.1 内容存储节点与内容分发器之间的通信
  • 3.5.2 内容获取节点与内容分发器之间的通信
  • 3.5.3 内容分发器与用户节点之间的通信
  • 3.6 小结
  • 第四章 基于对等网络的分布式存储系统中的关键技术研究
  • 4.1 相关概念
  • 4.2 系统网络拓扑构建与维护技术
  • 4.2.1 内容分发器层网络构建
  • 4.2.2 内容分发器层网络维护
  • 4.2.3 系统域管理技术
  • 4.3 资源查询技术
  • 4.4 冗余存储节点选取策略
  • 4.5 小结
  • 第五章 基于对等网络的分布式存储系统中的资源查找算法研究
  • 5.1 非结构化对等网络分布式存储系统资源查找算法
  • 5.1.1 传统泛洪资源查找算法
  • 5.1.2 改进的资源查找算法
  • 5.2 LHC 算法概述
  • 5.2.1 LHC 算法思想
  • 5.2.2 LHC 算法原理
  • 5.3 LHC 算法设计
  • 5.3.1 查询消息路由
  • 5.3.2 信息表的获取和维护
  • 5.3.3 基于Gnutella 协议的算法实现方案
  • 5.3.4 缓存信息存储结构
  • 5.4 仿真实验及其结果分析
  • 5.4.1 仿真环境简介
  • 5.4.2 仿真实验参数及实验假设
  • 5.4.3 性能分析
  • 5.5 小结
  • 第六章 基于对等网络的分布式存储系统设计与实现
  • 6.1 系统功能描述
  • 6.2 系统总体结构
  • 6.3 系统设计
  • 6.4 数据结构设计
  • 6.5 系统实现
  • 6.5.1 资源查询模块
  • 6.5.2 信息冗余模块
  • 6.6 系统测试
  • 6.6.1 测试环境
  • 6.6.2 测试步骤
  • 6.6.3 测试结果
  • 6.7 小结
  • 第七章 结论
  • 7.1 工作总结
  • 7.2 未来的研究工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者攻硕期间的工作
  • 相关论文文献

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