基于网格的存储系统关键技术研究

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1、西北工业大学博士学位论文基于网格的存储系统关键技术研究姓名：邓智群申请学位级别：博士专业：模式识别与智能系统指导教师：戴冠中20050801西北工业大学博士学位论文基于网格的存储系统关键技术研究摘要数据作为信息时代最核心的资源，已经分布到网络，并基于网络进行存储。当今基于网格的分布式容错存储(网格存储)，作为新的研究领域，是网格系统提供的一种存储资源的共享服务，它不同于汇聚节点的空闲计算资源以进行协同计算的网格计算，而是汇聚网络上节点的空闲和志愿的存储资源进行协同存储。网格存储，作为开创性的研究工作，国内外当前的研究还不够深入，还没有形成可供实际应用的有效的网格存储系

2、统的解决方案，其研究也具有相当的难度，因此研究网格存储具有十分重要的理论与实用价值。本文对基于网格的存储系统的几个关键技术问题进行了深入而系统的研究，包括：网格存储系统中节点存储资源的汇聚，多区域内容分发的底层对等网络构建，存储资源共享以及数据在网格存储系统中的分布式容错存储等问题。论文首先综述了网格的历史、发展、应用领域以及网格的研究背景、研究现状和研究热点。第二章系统分析和比较了网格计算与对等计算。第三章研究如何汇聚网格节点的存储资源，包括存储节点的组织机制、节点的加入和离开、存储资源的调度与分配、资源节点的查找、节点未分配的存储空闻管理、存储资源的分配与回收等问

3、题：最后针对动态网格节点构成的网格存储系统，采用了随机流模型的方法分析了存储空间分配与网格节点数目的关系。第四章研究了在网格存储系统中底层网络构建上，多区域对等网络的数据分发机制。第五章研究了网格存储资源的共享问题，包括资源共享模型、数学表述以及最优函数；最后从负载和响应时间的角度进行了分析仿真。第六章针对网格环境下存储节点的动态加入和离开，研究了分布式容错存储问题；借鉴了以往RAID、数据编码以及对等网络容错存储等工作，研究了数据公平分发到存储节点的通用带权分布式哈希表评定函数以及综合LT编码和通用带权分布式哈希表的数据容错存储体系。本文研究内容综合了网格、对等网络

4、、控制理论、运筹学、编码理论、容错存储等学科知识，主要贡献如下：(1)全面分析和对比了网格计算与对等计算的各个方面，包括概念、目标、体系结构、分类、组成团体、资源、安全、应用、基础架构和特征等问题。(2)提出了在校园网络上构建科研网格协作环境以支持大学多学科的科研协作。针对大型组织(如大学、大型跨多个子公司的集团公司、大型研究机构等)，提出了网格存储系统的基于链表的节点组织机制，即网格节点索引算法(Grid-Nodes．index)，以汇聚节点的存储资源，构成海量存储空间。对于节点存储资源的分配与回收，采用了Least-Recently·Used摘要。(LRU)算法。

5、由于存储节点数目的动态变化，导致存储空间的改变，则采用控制理论中的随机流模型，分析了所建立的网格存储系统的性能，得出存储节点数目与存储分配概率的关系。研究指出，在一定时期内，如果存储资源分配率小于释放率，则可用存储资源将会增加：反之亦反。(3)提出了多区域对等网络进行数据分发的构建机制，以支持网格存储系统中的内容分发，其查询路径短于Chord协议；研究了节点加入和离开网络的算法，查询和内容转发算法等，并分析了数据分发性能。(4)建立了网格存储系统的资源共享模型，并给出了数学表述；提出了网格存储资源共享的最优函数以及节点存储资源共享的贪婪启发式算法和动态规划算法，并研究

6、了多类资源的动态规划算法；对系统性能从负载和响应时间的角度进行了分析仿真。(5)提出了通用带权分布式哈希表(GWDHT)的评定函数，将数据公平地分发到存储节点；之后提出了组合LT编码和通用带权分布式哈希表的容错体系结构，该体系不仅考虑文件和存储节点容错，而且考虑汇聚的各个存储节点空间、节点与数据的物理距离、网络带宽等的限制。通过理论与仿真分析，证明了所建立系统数据存储的高可用性和安全性，并能实现数据定位的唯一性和数据分发的公平性。关键词：网格计算；网格存储；对等网络；资源组织；资源共享i随机流模型；【，T编码；容错存储；通用带权分布式哈希表¨西北工业大学博士学位论文基

7、于网格的存储系统关键技术研究AbstractData．觞thecoreresourceintheinformationera,havebeendistributedtothenetworksandstoredinthenetworks．Currently,theGrid—baseddistributedfaultstorage(OidStorage)，船anewresearchfield，isoneoftheservicesprovidedbyGrid．GridStorageisdifferentfromGridComputing．GridCompu