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近年来,云存储不仅促进了资源海量存储与信息共享的发展,而且改变了用户获取数据资源的方式。云存储采用分布式存储与虚拟化技术,将大量分布在不同地域的存储节点整合成一个存储系统,以提供大容量、高性能的存储服务,其机制一般采用将文件分割成块,并以固定副本数量按一定的策略存储在不同的节点上以提高可靠性。目前云存储单元的可靠程度都相对较高,网络成为了制约其系统效率的重要因素。因此如何利用网络条件与领域数据访问特征进行云存储增效研究,成为了云计算更为核心的研究问题之一。其中副本管理是与领域应用紧密相关的重要关注对象,且目前根据领域应用特征深入展开专用云存储机制的研究相对较少。另一方面,云存储系统可靠度也是影响系统存储服务质量的重要因素,因此基于系统节点与网络可靠属性的不确定性实现教育资源数据副本的可靠存储是与云存储增效技术紧密相关的重要研究课题。
基于教育资源用户访问的聚集性特征以及系统可靠属性的不确定性因素,本论文展开如下研究工作:
(1)教育云存储系统的架构研究。本文首先阐述了云存储在教育领域应用的优势,提出一个包括元数据缓存模块、数据节点分析排序模块、预取模块与副本管理模块等增效模块的教育云存储系统架构,并分析其副本工作机制与增效模块的相应功能。
(2)副本管理策略研究。该部分研究设计了副本热度表征副本访问聚集性程度,并实现基于时空特征的副本相关数值计算;同时运用服务集概念和Hadoop分布式文件系统(HDFS)存储机制提出了副本放置、副本生成与副本替换三方面的副本管理策略,解决包括策略的触发、节点选择与副本删除等问题。
(3)云存储系统可靠属性的不确定性建模与对策研究。本文对不确定性因素分析限定于云存储系统节点与网络可靠属性的不确定性,通过构造一个系统可靠属性的不确定性模型,并基于该模型对提出的副本管理策略进行相应调整。最后从云存储系统整体的角度出发,给出不确定性对策。
在上述研究的基础上,结合相关技术手段,本研究设计与改造教育云存储系统ERS-Cloud,实现对教育资源副本的存储优化与系统可靠属性不确定性分析与镇定。基于该系统进行了一系列相关实验,结果表明该策略能够有效提升教育云存储系统应用效率,并且一定程度保证了系统可靠性。