数据网格中的数据复制技术研究

数据复制技术是数据网格系统中广泛采用的改善网格系统性能的关键技术之一。与传统分布式系统应用领域中的复制相比，数据网格中的复制技术在复制目标、复制粒度、复制关键技术等方面表现出独特性质。本文将数据复制技术概括为副本创建、数据传输、副本删除、副本选择、副本一致性管理、安全管理等环节，深入分析、探讨了数据网格系统中数据复制的各项关键技术，为建立综合的数据网格复制策略和技术框架提供了全面的技术分析。最后，对数据复制技术下一步的研究方向作了分析和预测。     

无结构覆盖网络中面向搜索范围最小化的副本分布

复制技术常用于无结构覆盖网络,用以提高系统性能.在复制技术中有一个基础性问题经常被论及:给定访问频率和存储空间,系统该为每个数据保留多少副本?平方根分布在过去通常被认为最优,即当每个数据的副本数量正比于数据大小和访问频率的平方根时,系统在搜索过程中转发的消息数量最少.但文中工作表明,该观点并非总是正确的.首先,我们认为...     

基于蚂蚁算法的数据网格副本选择策略

在分布着大量数据和计算能力的数据网格环境中,采用数据副本是提高网格应用可用性的重要方法。如何对数据网格中大量的数据副本进行优化选择是影响数据网格性能的重要因素。因此提出一种基于蚂蚁算法的数据网格副本选择策略,并在网格仿真器OptorSim中对该算法进行实现及性能分析。仿真实验结果表明该算法可以减少数据访问延迟及带宽消耗,并有效做到网格中存储节点间的负载平衡。     

蚂蚁算法在数据网格副本选择中的应用研究

数据网格中由于采用复制备份策略,文件存在多个副本.用户访问文件时,如何从拥有相同文件的多个结点中选择某一结点获取文件,达到以相同的代价获得最优质的服务,是一个迫切需要研究的问题.深入研究了蚂蚁算法的原理,分析了影响副本选择性能的主要因素,利用这些参考因素设计了基于蚂蚁算法的副本选择策略;并对这个新算法进行了分析和实现.经仿真平台实验,表明该算法可有效地减少数据访问延迟及带宽消耗,实现网格中存储节点间的负载平衡,提高数据的访问速度.     

对等网络中一种优化的副本分布方法

数据复制技术是一种提高P2P系统中数据可靠性和可用性的常用策略.现有复制方法大多只考虑副本数量,副本数量越多就越能提高资源访问效率,但采用这样的数据复制方法将会带来高昂的副本一致性维护代价.为平衡副本一致性维护的开销和多副本带来的访问性能提升之间的关系,该文提出了动态副本分布方法.文中首先给出了副本目录的设计和副本信息的获取方法,能够获得某一逻辑资源的所有副本信息.然后,根据逻辑资源的全局副本信息,对访问频率高且平均响应时间长的数据资源进行复制,并给出副本数量的计算方法.最后,根据用户访问特征和节点实时带宽等信息计算放置副本的最佳地点,使副本分布能够适应数据访问请求和网络带宽的动态变化.模拟实验结果显示,该方法能够实现全局优化的副本分布,以少量数据副本提升资源访问的性能.     

基于hybrid拓扑的数据网格副本创建策略*

数据复制技术被广泛应用于数据网格中,以缩短数据访问时间和传输时间、降低网络带宽消耗.针对包含树型拓扑和环型拓扑的混合式网格拓扑结构,提出了一种考虑网络带宽、网络传输延迟、用户请求频率和站点可用存储空间大小等因素的副本创建策略,并引入评估函数衡量各因素的影响大小,具有良好的可靠性、可扩展性和自适应性.模拟实验的结果显示此副本创建策略可以有效降低数据平均访问时间.     

个体QoS受限的数据网格副本管理与更新方法

数据网格系统通常采用副本技术提高系统总体性能,传统副本放置技术通过总体QoS需求确定副本数目和部署方式.针对QoS需求严格的一类数据网格应用,建立了个体服务质量受限的数据网格模型IQDG,提出一种启发式个体QoS受限的副本放置算法qGREP和基于逻辑环结构的一致性维护方法.IQDG采用的启发信息综合考虑了个体QoS约束的满足和副本开销的控制,能获得合理的副本策略.理论分析论证了算法的正确性和收敛性,模拟实验结果表明了算法能有效解决个体QoS受限的副本放置问题,在多种网络拓扑、访问模式和负载条件下均能取得较好的访问效果.     

数据网格中请求呈现分组特性的副本管理策略研究

在数据网格中,数据使用模式将影响系统性能.根据一些实际系统的测试结果,数据请求呈现出分组特性.为研究当数据请求呈现分组特性时请求分布与副本分布的关系,首先定义了数据网格中副本复制策略的模型,然后研究在数据请求呈现分组特性时平均访问延迟最小的最优策略.采用拉格朗日乘子法以及二分法对上述模型进行求解,得到了一个在请求分组模式下的最优下载副本策略.通过模拟实验对最优策略以及均匀复制策略、比例复制策略、平方根复制策略、LRU缓存策略的性能进行了比较.结果表明,最优策略所需广域网带宽最少,平均访问延迟最小.     

数据网格中的副本定位

在数据网格中,数据副本的定位是副本管理的一个关键问题,是数据网格环境中数据访问和管理的基础。本文分析了当前对数据副本定位所采用的集中式和分布式的定位方法中存在的不足,提出了一种混合式的副本定位策略,将数据副本的定位信息分散地存储于不同的域定位节点中,通过逻辑上集中的逻辑文件定位索引实现了对数据副本的准确定位。     

数据网格中一种基于滑动窗口的副本创建和替换策略

数据网格中,数据副本技术提高了数据的访问速度,减少了带宽的消耗.副本创建策略是数据副本研究中的重要问题之一.提出了在P2P网络环境下,一种基于滑动窗口技术的副本创建和替换策略.使用传输时间比作为副本创建和替换的依据.分析和模拟显示,该方法能在控制访问空间的同时,获得良好的性能.     

一种基于市场机制的数据网格复制选择策略*

针对数据网格提出了一种基于市场机制的复制选择策略,以一般均衡理论为基础,依靠市场机制实现数据网格的复制选择策略。首先给出了数据网格复制选择的市场模型,其中效用函数用于刻画应用代理与数据所在站点之间进行数据传输的消耗;然后在此基础上根据供需规律提出了副本的自动生成策略以及副本的自动选择策略;最后对本策略对应的算法时间复杂度和空间复杂度进行了分析。     

云存储系统中基于分簇的数据复制策略

云存储技术已经成为当前互联网中共享存储和数据服务的基础技术,云存储系统普遍利用数据复制来提高数据可用性,增强系统容错能力和改善系统性能。提出了一种云存储系统中基于分簇的数据复制策略,该策略包括产生数据复制的时机判断、复制副本数量的决定以及如何放置复制所产生的数据副本。在放置数据副本时,设计了一种基于分簇的负载均衡副本放置方法。相关的仿真实验表明,提出的基于分簇的负载均衡副本放置方法是可行的,并且具有良好的性能。     

面向资源广域分布环境的数据复制定位

在资源广域分布的环境中，数据复制和定位是提高数据访问性能的关键技术之一。该文提出了一种分布式、自适应复制定位机制(ALM)，该机制基于复制定位信息分发和网络缓存思想，采用分层的分布式复制目录系统和软状态协议实现。其中，复制目录系统分布存储复制定位信息，软状态协议分发复制定位信息及其改变。因此，ALM具有很好的分布性和自适应性。ALM在复制目录的设计中引入了Web缓存的功能，使得ALM较其它机制具有更广泛的适用性。     

A dynamic replica management strategy in data grid

Data Grid provides scalable infrastructure for storage resource and data files management, which supports several large scale applications. Due to limitation of available resources in grid, efficient use of the grid resources becomes an important challenge. Replication is a technique used in data grid to improve fault tolerance and to reduce the bandwidth consumption. This paper proposes a Dynamic Hierarchical Replication (DHR) algorithm that places replicas in appropriate sites i.e. best site that has the highest number of access for that particular replica. It also minimizes access latency by selecting the best replica when various sites hold replicas. The proposed replica selection strategy selects the best replica location for the users' running jobs by considering the replica requests that waiting in the storage and data transfer time. The simulated results with OptorSim, i.e. European Data Grid simulator show that DHR strategy gives better performance compared to the other algorithms and prevents unnecessary creation of replica which leads to efficient storage usage.     

基于层次化调度策略和动态数据复制的网格调度方法

针对在网格中如何有效地进行任务调度和数据复制, 以便减少任务执行时间等问题, 提出了任务调度算法（ISS）和优化动态数据复制算法（ODHRA）, 并构建一个方案将两种算法进行了有效结合。该方案采用ISS算法综合考虑任务等待队列的数量、任务需求数据的位置和站点的计算容量, 采用网络结构分级调度的方式, 配以适当的权重系数计算综合任务成本, 搜索出最佳计算节点区域; 采用ODHRA算法分析数据传输时间、存储访问延迟、等待在存储队列中的副本请求和节点间的距离, 在众多的副本中选取出最佳副本位置, 再结合副本放置和副本管理, 从而降低了文件访问时间。仿真结果表明, 提出的方案在平均任务执行时间方面, 与其他算法相比表现出了更好的性能。     

Dynamic replica placement and selection strategies in data grids— A comprehensive survey

Data replication techniques are used in data grid to reduce makespan, storage consumption, access latency and network bandwidth. Data replication enhances data availability and thereby increases the system reliability. There are two steps involved in data replication, namely, replica placement and replica selection. Replica placement involves identifying the best possible node to duplicate data based on network latency and user request. Replica selection involves selecting the best replica location to access the data for job execution in the data grid. Various replica placement and selection algorithms are available in the literature. These algorithms measure and analyze different parameters such as bandwidth consumption, access cost, scalability, execution time, storage consumption and makespan. In this paper, various replica placement and selection strategies along with their merits and demerits are discussed. This paper also analyses the performance of various strategies with respect to the parameters mentioned above. In particular, this paper focuses on the dynamic replica placement and selection strategies in the data grid environment.     

云环境下副本优化放置策略研究

为了提高云计算数据调度和副本访问的效率,对副本策略中的副本放置问题进行研究,提出一种基于蚁群算法的副本放置策略。根据自然界中蚁群觅食的原理,把蚁群算法应用于副本放置的整个过程; 利用信息素的动态更新以及拉普拉斯概率分布改进的蚁群算法得出一组最优解进行副本放置。在CloudSim平台上进行了仿真模拟,实验结果表明,提出的方案在平均作业完成时间、网络利用率和负载均衡度上均优于原始蚁群算法,并在一定程度上降低了副本放置的时间消耗和网络负载。     

网格系统中数据备份技术的研究

运用资源属性量化和备份资源的可靠性的量化指标作为支持数据备份策略的度量依据,采用基于系统中资源故障率用来确定数据备份资源数和备份资源的定位,设计了一个全新数据备份策略。针对地震减灾仿真网格应用系统的需求背景,运用提出的备份策略设计了备份管理系统,从而解决了地震应用领域的数据备份的问题。     

对等网副本散布问题纯策略纳什均衡研究

在对等网环境中为增强数据的可靠性与访问效率，需要将数据副本进行有效的散布。应用博彝论原理研究副本散布问题是一种有效的新方法。分析了当前使用博弈论方法研究所存在的问题，提出副本散布问题的基本博彝模型，首次证明了多对象且节点容量有限情况下纯策略纳什均衡的存在性，较以前的研究成果更具有实用价值，且是今后进一步研究的基础。