基于P2P的广域存储系统数据持久存储机制研究

摘要

本文研究了近年来基于P2P的广域存储系统节点间Byzantine错误冗余相关技术的成果。概述了系统容错的要求与技术，对现有Byzantine错误冗余技术进行了总结。详细分析对比了目前各种典型Byzantine容错系统的容错方式，探讨了基于P2P的广域存储系统中Byzantine容错技术需要改进的关键问题，并对未来的研究方向进行了讨论。随后，给出了一个实际环境下基于P2P的广域存储系统Byzantine错误冗余的解决方案框架。 在该解决方案的框架下，本文以预测的网络距离对参与节点进行分组，形成由超节点维护管理的覆盖网络。使用覆盖网络拓扑结构保持机制、DHT数据存储机制、依据数据访问率不同的数据备份机制和数据修复机制，维护系统的可靠性和数据的持久存储。 在仿真实验基础上，通过与典型系统Chord在数据存储定位路由查询跳数、节点加入和退出系统时系统平均处理消息数以及节点失效时数据修复所需平均时间的性能对比，验证了该P2P广域存储系统数据持久性存储的性能。

目录

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论文说明：图表目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1P2P存储系统数据持久存储研究概要

1.2.2基于P2P的广域存储系统的发展

1.2.3基于P2P的广域存储系统Byzantine容错机制

1.3本文的工作

1.4论文结构

第2章 基于P2P的广域存储系统数据持久存储技术研究

2.1基于P2P的广域存储系统数据持久存储相关方法

2.1.1存储数据冗余方法：副本与纠删码(erasure code)

2.1.2存储数据定位方法：DHT方法与基于目录分发方法

2.1.3存储数据错误检查方法：定期心跳与失效广播

2.1.4存储数据修复方法：立即修复与延时修复

2.2基于P2P的广域存储系统节点组织方式

2.2.1集中目录式

2.2.2非集中目录式(纯P2P方式)

2.2.3混合P2P方式

2.3基于P2P的广域存储系统节点间Byzantine错误冗余方式

2.3.1 BFT副本容错

2.3.2 BFT纠删码(erasure code)Quorum容错

2.3.3 BFT副本Quorum容错

2.4小结

第3章 基于P2P的广域存储系统Byzantine容错解决框架

3.1 P2P广域存储系统Byzantine容错存在问题和研究方向讨论

3.1.1BFT适用环境

3.1.2数据冗余方法选择

3.1.3最大可失效节点个数f

3.1.4 Byzantine错误判定

3.2一种实际环境下基于P2P的广域存储网络BFT框架

3.2.1基于异构BFT的分层P2P存储网络划分

3.2.2混合冗余方式的层次副本生成机制

3.2.3日志与快照技术相结合的数据持久存储

3.3小结

第4章 一种基于分组管理的混合结构P2P广域存储系统

4.1相关工作

4.2基于P2P的广域存储系统节点分组与分层算法

4.2.1网络距离预测算法

4.2.2网络节点分组算法

4.2.3覆盖网络分层及拓扑结构保持机制

4.3数据持久性存储机制

4.3.1数据存储机制

4.3.2数据备份机制

4.3.3数据修复机制

4.4小结

第5章 性能评价

5.1评价指标

5.2仿真平台和环境

5.2.1网络仿真工具介绍

5.2.2系统环境

5.3仿真结果及分析

5.3.1数据存储定位路由查询跳数

5.3.2节点加入和退出系统时平均处理消息数

5.3.3节点失效时数据修复所需平均时间

5.4小结

总结与展望

参考文献

致　　谢

附录A　(攻读硕士期间发表论文)