分布式存储系统中基于覆盖方法的节能策略研究

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1、学校代号：10532学密号：S11102012级：普通湖南大学硕士学位论文分布式存储系统中基于覆盖方法的节能策略研究堂僮宝运厶丝名；拗互昱!!亟丝刍壁亟整!扬盘副熬援埴羞皇僮!篮!垦抖堂皇兰猩堂瞳ResearchonEnergy—SavingStrategybasedonCoverageMethodforDistributedStorageSystembyLIUShiB．E．(HunanInstituteofTechnology)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthe

2、degreeofMasterofEngineering1nComputerScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorYANGLeiMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本

3、人承担。作者签名：柳石日期：如哗年6月7日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。本人授权湖南大学可以将本学位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、缩印或扫描等复制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。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：柳石导师签名：彳勿苏日期：土。j午年(r月7日日期：沁叶年6月7日分布式存储系统中基于覆羞方法的节能策略研究摘要当今流行的分布式

4、存储系统(DistributedStorageSystem，即DSS)由廉价PC构成，其作为云存储的核心部分具有可扩展性强、高可靠性和构建成本低廉等优点。但是DSS中大量闲置节点和海量冗余数据导致了能耗的巨大浪费。因此，对此类DSS进行节能具有巨大的潜力和显著的现实意义。基于覆盖方法的节能策略作为一种通用的节能策略，被此类DSS广泛应用，而这些节能策略的研究大都基于采用副本机制容错的DSS(ReplicatedDistributedStorageSystem，即RDSS)，而对采用纠删码容错的DSS(Erasure—CodedDistributedStor

5、ageSystem，即ECDSS)考虑较少。然而，大数据的兴起使得系统为获得更低的存储开销和更高的容错能力而采用纠删码的容错机制。因此，本文首先基于RDSS中利用覆盖方法的节能策略，通过相关定理证明在ECDSS上进行节能的可行性，然后利用定理中概率公式分析在相同冗余度的不同容错机制情况下对节点休眠后的数据可用性，最后通过公式分析不同容错策略下系统的通信和存储开销。结果表明，随着休眠率升高，系统需要采取一定的策略来保证休眠后的数据可用性，并且低休眠率时系统采用码率高和分片数多的纠删码具有更低的通信和存储开销，而低码率纠删码能获取更大的通信和存储开销节约比。同

6、时，本文指出纠删码在计算开销方面存在的不足，并针对以上不足提出一种针对RS码的基于覆盖方法的节能策略，并分别从休眠节点标记和可用性补偿两个阶段提出冗余优先休眠(RedundancyFirstSleep，即RFS)和数据优先补偿(DataFirstCompensation，即DFC)两个算法，对计算开销不足的问题进行改进。接着，对DFC算法应用于不同编码方案后计算开销的变化进行理论性分析，分析结果证明了算法的可行性。最后，本文实现了一个基于离散事件的DSS模拟程序，针对本文提出的节能策略和改进算法，验证其理论分析和算法效果。结果表明，在ECDSS中采用节能算

7、法能有效降低通信开销和存储开销。另外，改进后的节能算法能有效降低ECDSS的计算开销，进一步改善节能效果和用户QoS，同时，不影响纠删码在通信和存储开销方面的优势。并且，随着休眠节点数的增加和纠删码码率的降低，计算开销可以获得更大的改善。关键词：分布式存储系统；节能策略；覆盖方法；纠删码；副本U硕士学位论文AbstractAtpresentthepopularDistributedStorageSystem(DSS)consistsofinexpensivePC，whichhasadvantagesofhighscalability,highavailab

8、ility,lowcost，etc．However，plentyo