云下载系统的理论模型与存储资源分配算法研究

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1、劣拿京交万方数据博士学位论文云下载系统的理论模型与存储资源分配算法研究TheoreticalModelandStorageResourceAllocatingAlgorithmsforCloudDownloadSystem作者：徐赢颖导师：陈常嘉赵永祥北京交通大学2014年6月万方数据学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的

2、复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：徐菰辍导师签名：签字日期：如f≯年6月怍日签字目期：．zotg．年占月，妒目万方数据学校代码：10004北京交通大学博士学位论文密级：公开云下载系统的理论模型与存储资源分配算法研究TheoreticalModelandStorageResourceAllocatingAlgorithmsforCloudDownloadSystem作者姓名：徐赢颖导师姓名：陈常嘉副导师姓名：赵永祥学位类别：工学学号：101110

3、03职称：教授职称：副教授学位级别：博士学科专业：通信与信息系统研究方向：计算机网络北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是我的导师陈常嘉教授和副导师赵永祥副教授的悉心指导下完成的。陈老师渊博的知识面和极高的学术敏锐度，指引着我在学习研究的道路上要勇于尝试和创新。他严谨的治学态度和对科学工作的热情，激励着我在遇到困境时要积极进取。他对研究的严谨、对工作的认真、对生活的真诚，都值得我敬佩和学习。赵老师平时风趣幽默，而对待科研工作又一丝不苟，总能在我茫然之际，点亮新的思路、新的航向。他们可敬可爱的人格魅力，在我的博士生涯中，留下了不可磨灭的

4、光辉。在此，我要向他们表达最诚挚的感谢!论文得以顺利完成，我还要感谢裘正定教授、郭宇春教授、张立军老师、郑宏云老师、李纯喜老师对于我的科研工作和论文写作都提出了许多宝贵的意见，以及胡师舜老师在学习、工作和生活上给予了我极大的关心和帮助。感谢通信工程实验室优秀的教师团队，老师们营造的热烈的学术氛围和良好的项目平台，给我整个博士生涯中的研究工作都带来了极大的便利。在实验室的学习及论文的撰写期间，陈一帅师兄对我各阶段的研究都给出了指导和建议，黄丹师姐和敖乃翔师兄也都给了我极大的帮助和鼓励。我要特别感谢他们和实验室其他同学一一危婷、张敏、谭晓颖、张毅和冯婷

5、婷等。他们的鼓励和帮助让我感受到温暖，和他们一起学习讨论、一同合作生活，让我的博士阶段丰富多彩，在此向他们表达我的感激之情。深深感谢我的家人，他们无私的关爱，给予了我坚持奋斗的决心和力量，他们多年来的理解和支持，使我能够专注学业。感谢他们的包容，感谢他们使我觉得生活充满幸福和希望。最后，向所有关心和帮助过我的老师和同学表示衷心的感谢!万方数据摘要文件分发系统是互联网重要的信息传播平台。云计算的出现和云技术的迅猛发展，促成了云下载系统的出现并迅速成为关注的焦点。云下载系统可以提供预约式文件分发服务，用户提出下载请求之后可以离线甚至关机，而不需要一直保

6、持在线，由此节省了大量用户时间；云下载系统可以根据用户需求，按需租用云平台提供的计算、存储和带宽等资源来获取、缓存和向用户返回预约的文件，保证用户文件可用性和取回文件的速率。预约式服务与云平台的结合，赋予了云下载系统以下新特点：增加了系统与用户的交互形式；系统可以统计不同用户的文件预约请求复用文件，减少系统资源开销：系统如何租用和管理云资源，是提高文件分发效率和降低服务成本的关键。但是，现有云下载系统的资源分配策略缺乏对预约式下载服务的深度考虑，会导致存储资源浪费、用户问服务不公平、资源开销大等问题。本文针对这些问题，以云下载系统新特点作为视角，建

7、立了相关理论模型，并设计了优化的资源分配策略，主要工作和创新点如下：(1)针对预约式服务交互过程，本文建立了系统交互模型，从理论上刻画了采用预约式服务的云下载系统运行机制，并提出了系统响应策略(何时通知用户、何时开始获取文件)。首先，分析单个用户下载过程，建立了交互模型量化交互过程中的各时间元素及其关系，并由模型理论分析，推导出用户时间开销和系统存储时问开销。其次，建立了最小化这两个时间开销的多目标优化问题，并分别求解得到最优化用户体验和最小化系统存储开销的系统响应策略。最后，由多目标优化问题的求解得到用户时间开销与系统存储时间开销之间是折中的关系

8、，在此基础上提出了在满足用户服务质量需求的条件下最小化系统存储开销的系统响应策略。(2)针对驱动用户与系统合作的激励问题，