面向D2D分布式存储网络的数据下载与修复策略研究

发布时间：2020-03-24 13:51

【摘要】：随着现代移动数据业务类型和业务流量的爆炸式增长,现有移动通信系统在流量高峰期所面临的负载压力日益严重。基站转发的通信模式已经无法满足未来海量移动数据业务对系统大容量、低延时、低能耗的通信需求。智能设备计算和存储能力的提升,使得基于设备直通技术(Device-to-Device,D2D)的分布式存储系统成为解决海量移动数据的可靠存储与下载问题的关键机遇。本文主要针对D2D分布式存储系统中设备流动性的问题,以降低数据下载和修复开销为研究目标,结合复制、最大距离可分(Maximum Distance Separable,MDS)码、再生码等分布式冗余容错策略,拟构建D2D链路可用性强和成本低的无线数据存储与修复网络系统。详细分析网络环境和存储方案参数对系统通信开销的影响,并获取不同参数和方案下的最优修复间隔,进而提出一种综合复制和MDS码的特点的双倍复制MDS缓存方案,改善了MDS码在D2D分布式存储网络中修复和下载开销。具体内容围绕以下几个方面展开:首先,论文研究了D2D分布式存储系统模型,并对通信开销进行分析。针对节点进出系统的随机过程,采用定期修复数据的方式来维护D2D链路的可用性。在瞬时修复条件下,比较复制、MDS码、再生码等不同方案及相关参数对通信开销的影响,得出在瞬时修复条件下,2-复制方案的通信开销最小的结论。另一方面,在周期修复条件下,比较不同存储方案的通信开销及最大修复间隔,发现最大修复间隔与编码方案的容错性有关,容错率越高,最大修复间隔的取值范围越大,选择合适的存储方案和修复间隔可以降低通信成本。其次,论文着重研究了D2D链路可用性和修复间隔对通信开销的影响。通过局部下载域的影响分析,发现连接的节点数越少,通过D2D链路下载文件的概率越大,得到较低的下载开销。在请求频率较高时,从D2D链路可用性和通信开销来看,MDS码更具有优势,且存在最优的修复时间间隔,根据D2D修复成功概率和D2D下载成功概率推导得出。最后,针对MDS码修复带宽较大的问题,提出了一种综合MDS和复制方案的双倍复制MDS存储策略。通过备份编码数据改善系统性能,不仅降低了单个节点的修复带宽,还提高了D2D链路的可用性,使修复和下载开销得到了大幅度降低,扩展了冗余容错修复策略在D2D分布式存储网络中的应用。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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