基于干擾對齊的高效云存儲修復(fù)方法研究.pdf

1、隨著“信息大爆炸”時代的到來，應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的存儲和處理問題的云存儲技術(shù)作為云計(jì)算的重要延伸被提出。由于云存儲中的存儲節(jié)點(diǎn)眾多，必然會出現(xiàn)存儲節(jié)點(diǎn)不可得的情況。為確保數(shù)據(jù)的高可靠性，云存儲系統(tǒng)引入了信息冗余機(jī)制和節(jié)點(diǎn)修復(fù)機(jī)制。如何保證在修復(fù)失效節(jié)點(diǎn)時系統(tǒng)資源消耗盡可能少、數(shù)據(jù)可靠性盡可能高已成為本業(yè)界關(guān)注的重要問題。在之前的研究中，大部分是針對單節(jié)點(diǎn)失效情形，但在實(shí)際云存儲環(huán)境中多節(jié)點(diǎn)失效的情況較為常見。本文研究基于干擾對齊的高效云存儲多

2、節(jié)點(diǎn)修復(fù)方法，主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　首先，基于網(wǎng)絡(luò)編碼特點(diǎn)和多節(jié)點(diǎn)修復(fù)模型，利用網(wǎng)絡(luò)信息流圖中的最大流最小割定理分析，推導(dǎo)了云存儲中節(jié)點(diǎn)的存儲容量和修復(fù)帶寬的理論下界，并證明了可達(dá)性。即當(dāng)且僅當(dāng)云存儲中的節(jié)點(diǎn)修復(fù)問題所對應(yīng)的信息流圖中的最小割值足夠大，則必定存在一個能解決其節(jié)點(diǎn)失效問題的網(wǎng)絡(luò)編碼方案。其次，利用存儲容量和修復(fù)帶寬的理論下界繪制出了存儲容量與修復(fù)帶寬之間的最優(yōu)折衷曲線，并得出兩個滿足存儲容量-修復(fù)帶寬最優(yōu)折衷

3、曲線的極值點(diǎn)：以存儲容量最優(yōu)化為基礎(chǔ)的最小存儲再生碼和以修復(fù)帶寬最優(yōu)化為基礎(chǔ)的最小修復(fù)帶寬再生碼。進(jìn)一步，對精確的極大距離可分（Maximum Distance Separable，MDS）碼進(jìn)行擴(kuò)展，給出了一種滿足最小修復(fù)帶寬下界的，針對多個系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)或冗余節(jié)點(diǎn)同時失效的多節(jié)點(diǎn)精確修復(fù)（Multi-node Exact Repair，MER）碼。
　　在同時修復(fù)多個失效節(jié)點(diǎn)時，不同失效節(jié)點(diǎn)的修復(fù)過程之間會相互干擾。因此，本文針對2

4、kn，121kdn的情況，給出了一種基于干擾對齊的多節(jié)點(diǎn)精確修復(fù)方法——多節(jié)點(diǎn)最小存儲精確再生（Multi-node Exact Minimum Storage Regenerating，MMSR）碼。首先，利用基于干擾對齊的一般性節(jié)點(diǎn)修復(fù)模型，說明了干擾對齊技術(shù)在節(jié)點(diǎn)修復(fù)問題中的必要性。其次，給出了多節(jié)點(diǎn)最小存儲精確再生碼的一般性構(gòu)造方案，并證明了多節(jié)點(diǎn)最小存儲精確再生碼滿足MDS特性。進(jìn)一步，給出了兩種多節(jié)點(diǎn)修復(fù)過程：同步修復(fù)過程和