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應用的普及，數(shù)據(jù)量開始爆炸性的增長，云存儲雖然能有效解決傳統(tǒng)文件系統(tǒng)處理大數(shù)據(jù)時在容量和性能上遇到的瓶頸，但也容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不可用等問題，而且云存儲不能根據(jù)數(shù)據(jù)訪問負載變化實現(xiàn)有效的可伸縮，從而產(chǎn)生了高昂的能源成本。所以讓云存儲提供高效率、高度可靠的數(shù)據(jù)存儲服務并有效降低系統(tǒng)整體能耗，已經(jīng)成為當務之急。
　　目前，已有研究利用多副本管理策略實現(xiàn)系統(tǒng)的負載均衡，但是缺少同時考慮能源

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

3、時間序列的文件訪問熱度計算模型，并以這個計算模型為基礎(chǔ)給出了以文件訪問熱度排名為中心的副本因子分配算法，實現(xiàn)了文件副本數(shù)量的動態(tài)調(diào)整。然后提出了基于放置代價的副本放置機制，根據(jù)放置代價的大小選擇最佳的副本放置節(jié)點。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題上的優(yōu)勢，把這個距離值作為副本選擇的評價標準，為用戶從多個副本中選擇最優(yōu)副本。通過仿真實驗表明自適應負載均衡副本管理策略的負載方差比靜態(tài)副本策略小34％，作

4、業(yè)的平均執(zhí)行時間降低27%，使系統(tǒng)性能得到了提高，能為用戶提供高效的數(shù)據(jù)存儲服務。
　　(2)在能源高效方面：首先通過對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態(tài)副本放置機制，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現(xiàn)系統(tǒng)的可伸縮做好準備，最后給出了能量感知的集群伸縮設計，根據(jù)系統(tǒng)的負載狀態(tài)休眠和喚醒數(shù)據(jù)節(jié)點，有效的提高能源利用率。通過仿真實驗表明能源高效動態(tài)副本放置策略在實現(xiàn)能源高效方面比靜