基于SDN的天地一体化存储网络技术研究

发布时间：2017-03-21 18:00

  本文关键词：基于SDN的天地一体化存储网络技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中继卫星系统的建设和用户的不断拓展、航天技术的进步、开发利用太空进程的加快,我国在太空领域的活动发展不断加速。飞行器与中继卫星系统(TDRSS)之间建立高速通道,可以极大的提高信息获取的效率。在中继卫星组网运行的情况下,系统中进行缓存、转发、处理的数据量越来越大,理论上单天需要存储和处理的业务数据将达到TB量级,中继卫星系统将成为各种用户业务数据交互和存储的数据中心,数据如何合理的分配、存放到地面站,如何对数据合理的、灵活的调度,以及对数据进行检索提高读取效率,都是需要解决的问题,目前在天地一体化网络仍存在对大容量数据存储的瓶颈,因而如何充分利用现有资源,适应日益增长的海量数据存储需求是当前面临的一项重要任务。本文从“存”、“取”,“用”三个角度对天地一体化存储网络进行研究。在“存”的角度,本课题分析了目前云存储网络数据副本的放置策略,结合实际提出了基于距离与一致性Hash算法的副本存储策略,通过实验对比了不同参数下的分布情况,所提算法可以更好的兼顾距离与均匀性。在“取”的角度,由于目前通常的网络设备是将逻辑上的控制面与数据转发绑定在一起,不利于数据的高速转发,本课题采用SDN网络架构,将网络的控制平面与数据转发平面进行分离,数据的转发依靠上层的策略,提出了基于通信链路带宽均衡的资源调度策略,实验结果表明了策略的有效性。在“用”的角度,考虑到中继卫星系统存储的内容大多为图像和遥感遥测等信息,图像信息在存储内容中占据了很大的比例,因此本课题提出了IPP算法实现图像检索的方法,在提取数据时可以为用户检索到最相关的数据进行传输,从而减少数据传输量,节约宝贵的链路资源。本文对“存”、“取”,“用”三个角度提出的方案,均进行了仿真实验,仿真结果表明所提出的算法可以很好的适应天地一体化存储网络的需求,能够有效的减少响应时间、提高传输效率。
【关键词】：天地一体化 SDN 分布式存储 负载均衡 数据调度 图像检索
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 天地一体化存储网络研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 论文研究内容与结构12-14
• 第2章 天地一体化存储网络总体方案14-28
• 2.1 存储关键技术概述14-19
• 2.1.1 网络存储技术14-16
• 2.1.2 数据存储形式16-17
• 2.1.3 云存储技术17-19
• 2.2 SDN关键技术概述19-23
• 2.2.1 SDN概念19-20
• 2.2.2 ONF定义的SDN架构20-21
• 2.2.3 ETSI定义的NFV架构21-22
• 2.2.4 OpenDayLight定义的SDN架构22-23
• 2.3 天地一体化通信协议概述23-26
• 2.3.1 CCSDS协议体系24-25
• 2.3.2 SCPS空间通信协议25-26
• 2.4 天地一体化存储网络总体设计方案26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 云存储资源及副本存储策略研究28-43
• 3.1 Hadoop的数据副本分配方式28-30
• 3.1.1 HDFS默认数据放置策略28-29
• 3.1.2 默认机架感知策略的局限性29-30
• 3.2 一致性Hash算法30-32
• 3.2.1 Hash算法原理30-31
• 3.2.2 一致性Hash算法31-32
• 3.3 DCH副本存储策略32-42
• 3.3.1 算法的研究思路32-34
• 3.3.2 算法的实现方式34-37
• 3.3.3 仿真结果及数据分析37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于通信链路带宽均衡的资源调度策略43-62
• 4.1 云存储资源调度43-44
• 4.1.1 天地一体化存储网络资源调度需求43
• 4.1.2 资源调度方法43-44
• 4.2 LBBS资源调度策略44-51
• 4.2.1 SDN与调度算法的结合45-46
• 4.2.2 OpenFlow协议46-47
• 4.2.3 LBBS策略的实现47-51
• 4.3 仿真设计与结果分析51-60
• 4.3.1 仿真软件介绍51-52
• 4.3.2 网络模型设计52-53
• 4.3.3 数据包模型53-55
• 4.3.4 节点模型55
• 4.3.5 进程模型55-56
• 4.3.6 仿真结果分析56-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 存储网络中图像的检索62-73
• 5.1 天地一体化存储网络数据取用62-63
• 5.1.1 需求背景62
• 5.1.2 基于内容的图像检索62-63
• 5.2 CBIR的特征提取与相似性度量63-65
• 5.2.1 颜色特征63-64
• 5.2.2 形状特征64
• 5.2.3 空间关系特征64
• 5.2.4 相似性度量64-65
• 5.3 IPP图像检索方法设计65-72
• 5.3.1 颜色特征提取方法66-67
• 5.3.2 颜色特征的相似性度量67-68
• 5.3.3 图像形状特征提取68-69
• 5.3.4 仿真结果与分析69-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 论文总结73
• 6.2 工作展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单79-80
• 致谢80

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本文编号：260032