云環(huán)境下的高效多副本管理研究.pdf

1、隨著Internet技術(shù)的快速發(fā)展，特別是Web2.0應(yīng)用的普及，數(shù)據(jù)量開(kāi)始爆炸性的增長(zhǎng)，云存儲(chǔ)雖然能有效解決傳統(tǒng)文件系統(tǒng)處理大數(shù)據(jù)時(shí)在容量和性能上遇到的瓶頸，但也容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不可用等問(wèn)題，而且云存儲(chǔ)不能根據(jù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)有效的可伸縮，從而產(chǎn)生了高昂的能源成本。所以讓云存儲(chǔ)提供高效率、高度可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)并有效降低系統(tǒng)整體能耗，已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。
　　目前，已有研究利用多副本管理策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的負(fù)載均衡，但是缺少同時(shí)考慮能源

2、高效方面的策略。另外現(xiàn)有的能源高效技術(shù)存在一個(gè)普遍的不足：雖然實(shí)現(xiàn)了成比例能耗，但是都不能很好的支持系統(tǒng)負(fù)載均衡，而且能利用數(shù)據(jù)的多副本這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)能源高效的研究也相對(duì)較少。
　　本論文針對(duì)云存儲(chǔ)中多副本技術(shù)研究出現(xiàn)的上述問(wèn)題，對(duì)兼顧負(fù)載均衡和能源高效的多副本管理策略展開(kāi)研究，通過(guò)多副本管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)高效和能源高效，主要工作內(nèi)容如下：
　　(1)在負(fù)載均衡方面：首先利用負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)原理和對(duì)文件潮汐特性的分析，提出了基于

3、時(shí)間序列的文件訪問(wèn)熱度計(jì)算模型，并以這個(gè)計(jì)算模型為基礎(chǔ)給出了以文件訪問(wèn)熱度排名為中心的副本因子分配算法，實(shí)現(xiàn)了文件副本數(shù)量的動(dòng)態(tài)調(diào)整。然后提出了基于放置代價(jià)的副本放置機(jī)制，根據(jù)放置代價(jià)的大小選擇最佳的副本放置節(jié)點(diǎn)。最后提出了基于帶權(quán)重的歐幾里得距離副本選擇策略，充分利用多屬性決策問(wèn)題上的優(yōu)勢(shì)，把這個(gè)距離值作為副本選擇的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為用戶(hù)從多個(gè)副本中選擇最優(yōu)副本。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明自適應(yīng)負(fù)載均衡副本管理策略的負(fù)載方差比靜態(tài)副本策略小34％，作

4、業(yè)的平均執(zhí)行時(shí)間降低27%，使系統(tǒng)性能得到了提高，能為用戶(hù)提供高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。
　　(2)在能源高效方面：首先通過(guò)對(duì)文件生命周期特性的分析，揭示了能源利用率低下的原因。然后提出了能源高效動(dòng)態(tài)副本放置機(jī)制，利用數(shù)據(jù)多副本的特性結(jié)合特定的副本放置布局為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可伸縮做好準(zhǔn)備，最后給出了能量感知的集群伸縮設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載狀態(tài)休眠和喚醒數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，有效的提高能源利用率。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明能源高效動(dòng)態(tài)副本放置策略在實(shí)現(xiàn)能源高效方面比靜