基于元胞自动机容灾系统模型的研究

论文摘要

随着信息系统的广泛应用,公司、企业和政府逐渐将其业务扩展到信息平台上来,由此导致应用系统的规模不断增大,参与业务功能的计算机节点不断增多,业务应用的覆盖范围也不断扩展。对信息平台依赖性的增加使得信息系统的高可用性和容灾能力成为业界关注的一个焦点。大规模的业务容灾系统随着应用的多样性而趋向复杂化,主要呈现为时间和空间上的多种复杂性,其状态和响应事件具有时空离散性;网络拓扑、服务节点、复制、检测规则具有动态综合作用的特征。传统的研究方法已难以满足现代容灾系统的研究需要,而元胞自动机作为研究时空离散系统的一种有效方法,可以用来分析和评价复杂应用环境下的大规模容灾系统。异步复制传输作为数据复制的重要环节之一,是整个容灾系统得以正常运行的基础。在分析现有异步复制传输机制及其不足的基础上,提出一种依据网络状态自适应调整复制策略的改进模式,并利用元胞自动机对上述模式建模并进行仿真分析与研究。经分析得知,网络异步传输机制下在拥塞临界点附近具有时空长程相关性,改进后的复制模式可以根据上述特性,在一定程度上能有效地提高传输性能。结合上述对异步复制传输机制的分析,提出一种基于确信度和投票机制的失效检测模型,用元胞自动机对其进行仿真分析及研究,结果表明该模型的准确率和检测时间等指标均符合现代容灾系统的性能要求。现阶段的大规模分布式业务容灾系统尚缺少有效的性能评价手段。针对这一问题,尝试提出了一种新的评价方法来评估特定复杂业务系统的容灾性能和代价。通过对一个基于对等存储架构案例的建模和分析,可以找出该案例容灾架构的最优点,为实际的容灾系统建设提供理论参考和依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 2 容灾系统分析及元胞自动机的概念
• 2.1 容灾体系介绍
• 2.2 复杂业务系统的容灾
• 2.3 容灾系统的复杂性分析
• 2.4 元胞自动机的概念
• 2.5 本章小结
• 3 异步复制传输的元胞自动机模型
• 3.1 模型的适用范围
• 3.2 异步复制的相关指标
• 3.3 异步复制研究存在的不足
• 3.4 异步复制传输的元胞自动机模型
• 3.5 模型仿真与结果分析
• 3.6 本章小结
• 4 失效检测模型的研究
• 4.1 失效检测性能的指标
• 4.2 现行失效检测算法的分析
• 4.3 基于元胞自动机的失效检测模型
• 4.4 考虑到网络负载的特殊失效检测模型
• 4.5 本章小结
• 5 容灾评价方法的研究
• 5.1 当前的研究方法
• 5.2 一种新的容灾评价方法
• 5.3 评价方法的应用
• 5.4 数据分析和评价结果
• 5.5 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献