网络编码在分布式存储系统中运用的研究

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1、国内图书分类号：TN911．22国际图书分类号：621．39西南交通大学研究生学位论文年级三雯二二级姓名廛塑筮申请学位级别亟±专业通值皇值：垦丕统指导老师赵塞主副塾援二。一四年五月密级：公开ClassifiedIndex：TN911．22U．D．C：621．39SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCH0NTHEDISTRIBUTEDSTORAGESYSTEMSBASEDONNETWORKCODINGGrade：2011Candidate：HeminLiaoAcademicDegr

2、eeAppliedfor：MasterSpecialty：CommunicationandInformationSystemSupervisor：Viceprof．HongyuZhaoMay,2014西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；

3、2．不保密d使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：7雩知k醐_心·父叼指导老师签名：砻磊亏日期：yr(p．5·叼西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．深入理解网络编码的编码原理及编解码算法。并基于随机线性网络编码算法，得出了网络编码方案的可译条件。2．研究了由网络编码思想衍生的而来的随机线性编码冗余存储方案。对比了在分布式存储系统中运用随机线性编码、未编码和纠删码三种存储方案的文件重构效率，利用数值计算结果证明了：基于随机线性编码的冗余存储方案能在消耗更少额外存储带宽的情况

4、下以较高概率重构源文件。由此也奠定了网络编码技术的重要地位。3．研究了分布式存储系统的节点修复技术。针对存储系统中的复制、纠删码、混合编码、再生码方案的修复技术，对比了各种修复技术中文件分块数与节点修复带宽开销之间的关系、系统可靠性与节点修复带宽之间的关系、冗余度和系统可靠性之间的关系、相同容错情况下冗余存储与带宽开销的关系。并对对比结果进行了详细的分析说明。利用数值计算结果证明了再生码方案在节点修复技术中运用的优越性。4．深入研究基于网络编码的MBRC方案，利用VC++6．0平台生成了基于Waxman．Salama算法的随机网络拓扑，在该网络

5、拓扑上对MBRC方案的数据分布、节点修复、及数据重构等实现过程进行了模拟仿真。主要模拟了两种存储模型：单节点失效存储模型和多节点失效存储模型。通过多次仿真对比了随机线性编码和范德蒙行列式编码方案下的文件重构效率及节点修复效率。在此基础上又进行了一种改进型的仿真，利用仿真结果讨论了文件大小、有限域大小对计算负载的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违

6、反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：]鸣书公日期：、力f舻．岁，四，西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要网络编码由R．Alswede于“NetworkInformationFlow”一文中首次提出，它彻底改变了传统路由的存储转发模式，允许中间节点对收到的数据包进行信息重组，从而达到多播通信网络的容量上界。Acedanski等人在“Howgoodisrandomlinearcodingbaseddistributednetworkedstorage“一文中更是将网络编码的思想引入到存储技术中，提出了一种随机线性编码方

7、案。网络编码自提出以来就受到了各界学者的密切关注。近年来，随着互联网的飞速发展，网络信息量呈指数级的增长，信息技术产业已将其技术重心转移至对存储技术的研究。传统的客户机／服务器存储模型已无法满足人们日益增长的存储需求。分布式存储主要利用网络中闲置的存储空间，通过网络技术将网络中的闲置PC机组合起来搭建成信息存储资源池。因其良好的可扩展性和低廉的价格得到了广泛的运用。有人提出将网络编码技术运用于分布式存储系统中。研究表明，将网络编码应用于分布式存储系统不仅能够节约带宽消耗，还能很好的实现负载均衡，增强系统的健壮性，对分布式存储系统的发展和改进意义

8、重大。本文首先对Acedanski等人提出的基于随机线性编码的存储方案进行了研究，对比了复制、纠删码等常见存储方案，得出随机线性编码存储方案能在消耗更