分布式存储系统中用户数据一致性分析及研究

发布时间：2017-08-05 00:22

  本文关键词：分布式存储系统中用户数据一致性分析及研究

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【摘要】：在这个数字信息爆炸的时代,信息总量以几何级数增长,数据在计算机上的本地存储系统已经不能满足大量信息处理和对数据安全的需求,分布式的存储方式应运而生。这种存储方式将重要的数据备份成多个副本,并将这些副本分布存放在网络的多个节点中,这样就可以在网络中的其中一个节点上的服务器发生故障无法正常工作时,使用其他节点的数据副本来保证数据的安全性。本文在如上背景下,研究了分布式存储的系统的数据存储特点,包括其体系结构、结构元素、通信范型、副本管理策略、通信方式等,总结出两种主要的数据复制模型,主动复制模型和被动复制模型,比较了这两种数据复制方式的异同。还研究了常见的数据一致性模型,为之后的研究提供了坚实的理论基础。在理论研究的前提下,本文提出一种新的基于时间戳的副本复制和选择策略来解决分布式存储系统中副本一致性的问题,在这种策略下,当用户对数据更新时,系统会根据最新的时间戳将多个副本采用网格区域内、外两种方式对数据副本进行更新操作,以此保证再读取该数据时,得到的是最新数据。由于系统对副本的更新操作受网络结构及节点通信状况等复杂情况的影响,会存在一定的延时,基于时间戳的复制策略可以保证系统中的数据尽可能保持一致,使得用户不会读取到已经被修改过的脏数据,提高系统的正确性,从而提升系统的容错能力。本文使用OptorSim模拟器对提出的复制策略仿真检验,从实验的统计结果中可以看出,作业量为1500个时,该模型的拷贝数目比积极拷贝模型少5000多个,写概率为0.6时,该模型比积极模型总作业时间少4000毫秒,体现出了明显的优势。
【关键词】：分布式存储系统 数据副本 数据复制策略 网格模拟 副本选择
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP311.13;TP333
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 论文研究背景8-14
• 1.1.1 分布式存储系统9-10
• 1.1.2 分布式文件系统10-12
• 1.1.3 存储一致性模型12-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 本文研究重点及创新点15-16
• 2 分布式存储系统及数据复制16-25
• 2.1 分布式系统16-19
• 2.1.1 通信实体17-18
• 2.1.2 通信范型18-19
• 2.1.3 角色和责任19
• 2.2 数据复制19-25
• 2.2.1 数据复制的基本原则20
• 2.2.2 系统模型20-21
• 2.2.3 被动复制21-23
• 2.2.4 主动复制23-25
• 3 分布式系统可靠性组播及视图通信25-32
• 3.1 组通信25-29
• 3.1.1 组通信成员管理25-26
• 3.1.2 协调与协定26-27
• 3.1.3 B-multicast实现可靠组播27-28
• 3.1.4 IP组播实现可靠组播28-29
• 3.2 视图传递29-32
• 3.2.1 视图传递的基本需求30
• 3.2.2 视图同步的组通信30-32
• 4 容错服务和副本一致性模型32-40
• 4.1 容错服务32
• 4.2 数据一致性模型32-38
• 4.2.1 严格一致性模型(Strict Consistency)32-33
• 4.2.2 顺序一致性模型(Sequential consistency)33-34
• 4.2.3 因果一致性模型(Causal Consistency)34
• 4.2.4 管道一致性模型(Pipelined RAM)34-35
• 4.2.5 弱一致性模型(Weak Consistency)35-36
• 4.2.6 释放一致性模型(Release Consistency)36-37
• 4.2.7 单项一致性模型(Entry Consistency)37-38
• 4.3 副本一致性模型的比较38-40
• 5 基于时间戳的数据副本一致性模型40-48
• 5.1 模型设计说明40-41
• 5.1.1 基本名词定义40
• 5.1.2 模型设计基本思路40-41
• 5.2 模块设计及模型流程41-43
• 5.2.1 模块设计41-42
• 5.2.2 模型流程设计42-43
• 5.3 模型拓扑结构及策略设计43-46
• 5.3.1 模型网格拓扑结构43-44
• 5.3.2 主要策略设计44-46
• 5.4 模型数学证明46-48
• 6 实验模拟与模型性能分析48-61
• 6.1 数据网格模拟工具OPTORSIM48-52
• 6.1.1 模拟器结构48-49
• 6.1.2 与其他模拟工具的比较49-52
• 6.2 测试环境条件及配置52-58
• 6.2.1 软件及硬件环境52
• 6.2.2 OPTORSIM模拟器配置文件52-58
• 6.3 模型模拟结果统计及分析58-61
• 7 总结61-64
• 7.1 内容总结61
• 7.2 下一步研究方向61-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68-70

【参考文献】

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1 徐非,杨广文,鞠大鹏;基于Peer-to-Peer的分布式存储系统的设计[J];软件学报;2004年02期

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本文编号：622427