分布式存儲系統(tǒng)中基于覆蓋方法的節(jié)能策略研究.pdf

1、當(dāng)今流行的分布式存儲系統(tǒng)（Distributed Storage System，即DSS）由廉價(jià)PC構(gòu)成，其作為云存儲的核心部分具有可擴(kuò)展性強(qiáng)、高可靠性和構(gòu)建成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是DSS中大量閑置節(jié)點(diǎn)和海量冗余數(shù)據(jù)導(dǎo)致了能耗的巨大浪費(fèi)。因此，對此類DSS進(jìn)行節(jié)能具有巨大的潛力和顯著的現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于覆蓋方法的節(jié)能策略作為一種通用的節(jié)能策略，被此類DSS廣泛應(yīng)用，而這些節(jié)能策略的研究大都基于采用副本機(jī)制容錯(cuò)的DSS(Replica

2、ted Distributed Storage System，即RDSS)，而對采用糾刪碼容錯(cuò)的DSS(Erasure-Coded Distributed Storage System，即ECDSS)考慮較少。然而，大數(shù)據(jù)的興起使得系統(tǒng)為獲得更低的存儲開銷和更高的容錯(cuò)能力而采用糾刪碼的容錯(cuò)機(jī)制。
　　因此，本文首先基于RDSS中利用覆蓋方法的節(jié)能策略，通過相關(guān)定理證明在ECDSS上進(jìn)行節(jié)能的可行性，然后利用定理中概率公式分析在相同

3、冗余度的不同容錯(cuò)機(jī)制情況下對節(jié)點(diǎn)休眠后的數(shù)據(jù)可用性，最后通過公式分析不同容錯(cuò)策略下系統(tǒng)的通信和存儲開銷。結(jié)果表明，隨著休眠率升高，系統(tǒng)需要采取一定的策略來保證休眠后的數(shù)據(jù)可用性，并且低休眠率時(shí)系統(tǒng)采用碼率高和分片數(shù)多的糾刪碼具有更低的通信和存儲開銷，而低碼率糾刪碼能獲取更大的通信和存儲開銷節(jié)約比。
　　同時(shí)，本文指出糾刪碼在計(jì)算開銷方面存在的不足，并針對以上不足提出一種針對RS碼的基于覆蓋方法的節(jié)能策略，并分別從休眠節(jié)點(diǎn)標(biāo)記和可用

4、性補(bǔ)償兩個(gè)階段提出冗余優(yōu)先休眠（Redundancy First Sleep，即RFS）和數(shù)據(jù)優(yōu)先補(bǔ)償（Data First Compensation，即DFC）兩個(gè)算法，對計(jì)算開銷不足的問題進(jìn)行改進(jìn)。接著，對DFC算法應(yīng)用于不同編碼方案后計(jì)算開銷的變化進(jìn)行理論性分析，分析結(jié)果證明了算法的可行性。
　　最后，本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于離散事件的DSS模擬程序，針對本文提出的節(jié)能策略和改進(jìn)算法，驗(yàn)證其理論分析和算法效果。結(jié)果表明，在ECDS