面向数据中心的安全网络存储系统设计

针对各类数据中心存储系统建设需求,开展了存储系统设计需求分析,重点针对存储系统可靠性、安全性需求,进行了安全网络存储系统备份恢复机制、安全保密机制设计,针对数据中心大数据存储加密处理需求,开展了存储加密运算高性能和可靠性设计研究,提出了灵活可配置的存储加密策略,可适配具有不同加密性能或可靠性需求的应用场景,能够适配各类数据中心存储区域网络建设安全保密需求.     

基于CRS算法的高可靠性存储系统的设计

阐述了国际上典型的数据可靠性算法，分析了CRS算法在存储系统中的编、解码原理，基于CRS算法实现数据存储中间件，结合CRS算法和网格技术提出了高可靠性存储系统的整体架构，在理论上对系统的可靠性进行了证明，在局域网中对存储系统的性能进行了测试。结果表明，基于CRS算法实现的存储系统在保证数据存储可靠性的同时具有极高的存储性能。     

双通道编码高速存储系统设计

航天事业对存储系统的存储速度及保密性的要求在不断提高,针对这些要求提出了双通道编码高速存储系统的设计;设计了一种以RS-422和LVDS为通信手段,双端口RAM为缓存介质,双片选交替双平面混编存储为技术,混合编码存储为特点,K9WBG08U1M芯片为存储核心的高速、大容量的存储系统;双通道编码高速存储系统解决了双路数据存储速率低的问题;最后,对系统采集的数据进行科学分析及图像还原,验证了高速存储系统的可靠性.     

基于HBase的污染源监控数据存储系统实现方法研究

污染源监控系统中需要存储大规模监测数据,现有基于关系的数据库存储系统在数据存储和检索效率上不能很好地满足要求。为提高污染源监控数据存储系统使用性能,提出一个基于HBase的分布式三层数据存储架构,给出该存储架构下数据通信机制和实现方法。深入讨论HBase下数据存储表的设计过程和数据写入技术,并给出相应的实验分析。实验结果验证了基于HBase的污染监控数据存储系统的有效性。     

海量信息分级存储数据迁移策略研究

以数据为中心的计算模式对存储系统的性能和可靠性提出了新的更高的要求。目前,PB量级的存储系统需要数千甚至上万块磁盘,高并行性、高可靠性和高性价比是海量磁盘存储系统的三项关键要求。本文提出由性能和可靠性不同的两级磁盘阵列组成二级海量存储系统,通过数据自动迁移,可在保证存储系统高性价比的条件下,获得更高的并行访问速率和可靠性。本文基于分级存储管理的思想,提出了FC—SAS和SATAII两级存储模型,设计了FV数据价值评定模型和迁移过程控制策略,实现对数据价值的精确判定,在尽量减小对系统访问性能影响的基础上,实现数据在两级设备间的高效迁移和用户的透明访问。     

一种面向数据可用性和存储可靠性动态要求的自适应纠删码存储策略设计

为了满足指数级增长的大数据存储需求,现代的分布式存储系统需要提供大容量的存储空间以及快速的存储服务.因此在主流的分布式存储系统中,均应用了纠删码技术以节约数据中心的磁盘成本,保证数据的可靠性,并且满足应用程序和客户端的快速存储需求.在实际应用中数据往往重要程度并不相同,对数据可用性要求不一,且不同磁盘的故障率和可靠性动态不一的特点,对于传统RAID存储方式包括基于纠删码的存储系统提出了新的挑战.本文提出了一种面向数据可用性和磁盘可靠性动态要求的灵活自适应纠删码存储设计On-demand ARECS(On-demand Availability and Reliability Oriented Adaptive Erasure Coded Storage System),根据存储后端数据可用性和磁盘可靠性的多个维度进行设计,综合确定纠删码编码策略和存储节点选择,从而减少存储冗余度和存储延迟,同时提高数据可用性和存储可靠性.我们在Tahoe-LAFS开源分布式文件系统中进行了实验,实验结果验证了我们的理论分析,在保证具有多样性要求的数据可用性和磁盘可靠性的前提下,明显减少了数据冗余度和存储延迟.     

安全云存储系统与关键技术综述

随着云存储的迅猛发展,越来越多的用户选择使用云存储存放自己的资料.云存储的最大特点在于存储即服务,用户可以通过公有API将自己的数据上传到云端保存.但由于用户丧失了对数据的绝对控制权,一些数据安全的隐患也由此产生.为了消除安全隐患,并在保证安全性的同时尽可能地提高系统的服务质量,近年来国内外机构作了大量研究,从而开启了云存储中的一个研究方向——安全云存储系统.首先介绍了云存储系统的安全需求,然后阐述了安全云存储系统的研究现状,并总结了现有安全云存储系统中的一些关键技术的现状与不足之处,其中包括密钥分发与管理、基于属性的加密机制、基于数据密文的搜索机制与删冗机制、数据的持有性证明与恢复以及数据的可信删除等;最后指出了安全云存储系统未来的研究方向.     

安全存储技术的进展和思考

数据安全大体上可分为传输安全和存储安全。存储信息的泄漏将会导致非常严重的后果,因此必须保证其安全性。存储安全指在数据保存上确保其安全性、完整性、可靠性和有效性。该文阐述安全存储方案,并着重介绍实现数据安全存储的各种技术:加密存储标准体系P1619、自安全存储设备、基于软件的安全存储方案、SAN的组密钥管理以及容侵技术等,探讨了安全存储技术的发展方向,为安全存储系统的设计和研究提供参考。     

集群环境下分布式索引的实现

针对分布式存储系统上使用非主键访问数据带来的性能问题,探讨在分布式存储系统上实现索引的相关关键技术。在充分分析分布式存储特征的基础上,提出了分布式索引设计和实现的关键点,并结合分布式存储系统的特点及相关的索引技术,讨论了索引的组织形式、索引的维护和数据一致性等问题;然后基于如上的分析,选择在分布式数据库系统OceanBase开源版本上,设计和实现分布式索引机制,并通过基准测试工具YCSB进行性能测试。实验结果表明,虽然辅助索引会对系统性能产生影响,但因为充分考虑了系统特征及存储特点,在不同数据规模下,该索引都能够将性能影响控制在5%以内。另外,使用冗余列的方式,能进一步将该索引的性能提升100%。     

基于区块链的教育数据信息智能化存储系统设计

教育领域信息化的建设重点是分布式网络信息存储的准确性和一致性,本文提出了一个基于区块链技术的可用于教育数据信息存储系统设计,主要针对教育数据高可靠性要求,保障教师—学生间数据信誉.首先对传统存储系统的安全漏洞进行严格分析,随后对本文所设计的系统使用模拟和分析方式演示系统的可靠性,证明了基于区块链技术采用加密协议实现教学数据信息存储解决了传统教育数据存储安全性低的问题.     

云存储智能多数据副本放置机制

数据副本管理机制是云存储系统的重要组成部分。为了提高云存储系统的可伸缩性、可靠性,同时改善用户访问时间,通常采用多数据副本机制,并且需要解决数据副本放置问题。为此,提出了一种用于云存储系统的智能多数据副本放置机制。该机制基于p-中心模型,以最小化访问代价为优化目标,基于遗传算法（genetic algorithm,GA）确定优化的数据副本放置方案,基于生物地理学优化（biogeography-based optimization,BBO）算法确定用户访问请求对数据副本的优化分配。基于CloudSim进行了仿真实现和性能评价,结果表明,云存储智能多数据副本放置机制是可行和有效的。     

一种对等式存储系统的设计与实现

一方面信息量的爆炸式增长对传统的存储模型提出了严峻挑战,另一方面宽带广泛普及、计算机性能大幅度提升,在此背景下,以Pber-to-Peer的方式对存储资源进行管理成为可能。提出了系统的体系结构和模块组织,重点探讨存储资源的发布与发现以及数据的存取与维护,通过覆盖网的路由和定位机制均衡存储管理负载,通过数据分片与剐本机制增加系统可靠性,并对系统的设计与实现要点进行分析。结果表明对等式存储系统是可行的。     

云存储中动态副本放置机制研究

数据副本管理是云计算系统管理的重要组成部分,在云计算系统的海量数据处理过程中,针对目前已知的数据存放与资源调度算法存在考虑副本动态性和可靠性的不足,提出了一种动态的副本放置机制。该机制基于区域结构,考虑数据处理时其副本的数量和放置位置,以及副本的产生对于内存和带宽等系统资源的开销:首先根据云存储中的副本信息,对被访问频率高且访问平均响应时间长的数据信息进行复制,并给出副本数量的计算方法;考虑缩小副本分布的节点选择范围,提出动态的副本放置算法——DRA,将一定范围内的节点根据提出的域的划分,进行放置筛选,以存放数据副本。实验结果表明,提出的动态放置机制不仅减少了低访问率副本对系统存储空间的浪费;同时也减少了高访问率副本所需跨节点的传输延迟,有效提高了云存储系统中的数据文件的访问效率、负载的均衡水平,以及云存储系统的可靠性和可用性。     

基于对象分组的集群存储系统可靠性分析模型

可靠性问题是研究大规模集群存储系统的一个重要方面。借鉴RAID的方法,提出基于对象分组在算法一级实现数据冗余分布的高可靠数据对象布局算法。在数据对象和存储节点失效时,利用冗余数据重构数据对象和存储节点,有效保证存储系统的高可用性。采用马尔可夫激励模型对存储系统进行定量的可用性分析,计算结果表明该方法是有效的。     

基于存储熵的存储负载均衡算法

在分布式存储系统中,一般都是以磁盘空间利用率（DU）来判断各存储节点的负载均衡程度,当所有节点的磁盘空间利用率相等时,是整个分布式存储系统的存储负载均衡点。但是在实际的应用场景中,磁盘I/O速率比较低的存储节点和可靠性比较低的存储节点往往成为影响整个存储系统数据读写性能的瓶颈,因此在异构分布式存储系统中,特别是各存储节点磁盘I/O速率和可靠性差异较大的分布式存储系统中,如果仅仅以磁盘空间利用率作为存储负载均衡的判定条件,则其数据的读写效率必然受到限制。从读写效率的角度提出一种度量分布式存储系统中存储负载均衡的新思路。根据负载均衡理论和熵理论给出存储熵（SE）的定义,并提出一种基于存储熵的负载均衡算法,该算法通过系统负载判定、单节点负载判定和负载迁移实现了对分布式存储系统存储负载的量化调整,并通过实验与基于磁盘空间利用率的负载均衡算法进行了对比分析,验证了该算法对分布式存储系统中存储负载具有良好的均衡性,有效地控制了系统负载失衡的问题,提高了分布式存储系统的整体读写效率。     

一种对等式存储系统的设计与实现

一方面信息量的爆炸式增长对传统的存储模型提出了严峻挑战,另一方面宽带广泛普及、计算机性能大幅度提升,在此背景下,以Peer-to-Peer的方式对存储资源进行管理成为可能.提出了系统的体系结构和模块组织,重点探讨存储资源的发布与发现以及数据的存取与维护,通过覆盖网的路由和定位机制均衡存储管理负载,通过数据分片与副本机制增加系统可靠性,并对系统的设计与实现要点进行分析.结果表明对等式存储系统是可行的.     

一种基于权能标识的三方安全协议的设计和分析

随着数据密集型应用的发展，网络存储的安全性成为研究热点。针对大规模存储系统的可扩展性和安全性的要求，本文提出了一种基于三方传输模式的存储安全系统框架，并设计了一种基于权能标识的三方安全协议，该协议的最大特点是传输安全性和访问控制机制二者独立。通过对三方安全协议的形式化分析和推导，从逻辑上验证请求中权能标识的完整性、协议传输过程的正确性，以及消息的真实性，从而确保了三方安全协议的可行性。     

基于CP-ABE和XACML多权限安全云存储访问控制方案

为了保护云存储系统中用户数据的机密性和用户隐私,提出了一种基于属性加密结合XACML框架的多权限安全云存储访问控制方案。通过CP-ABE加密来保证用户数据的机密性,通过XACML框架实现基于属性细粒度访问控制。云存储系统中的用户数据通过对称加密机制进行加密,对称密钥采用CP-ABE加密。仿真实验表明,该方案是高效灵活并且安全的。安全性分析表明,该方案能够抵抗共谋攻击,具有数据机密性以及后向前向保密性。     

一种基于iSCSI的网络RAID设计与实现

RAID是存储系统的基础和关键部件,它通过数据分布存储、并行访问以及信息冗余等技术,极大地扩大了存储容量、增强了I/O请求处理能力、提高了数据可靠性。论文将RAID的思想扩展到了分布的存储网络环境之中,设计了一种基于iSCSI的网络RAID系统,实现了系统原型,并对该系统进行了性能测试和分析。结果表明,该系统可以通过并行数据读写提高存取速度,通过奇偶校验技术提高数据的可靠性。     

一种云存储系统数据持久存储机制

针对云存储中的可靠性产生的担忧,提出一种云存储系统完善的数据存储保障机制,以保证系统的高可靠性和数据的高可用性。在处理与数据持久存储的相关的数据分片、数据分发、完整性检查以及冗余数据的维护中,引入基于纠删码的数据冗余机制,与传统的复制冗余方案相比,能够在获得相同的数据可用性时降低存储空间和网络带宽的开销多达50%以上。采用基于缓冲区的分段读入编码对纠删码算法进行优化后,提高了对文件分片与合并的平均编码速率。