基于RS编码的存储容错分析

分布式存储系统中,多节点故障出现的概率很高,必须考虑容错问题.RS编码由于性能高、实现简单而被广泛使用.本文介绍了常用的存储容错技术,描述了基于RS编码的存储容错算法,并引入了一个实例进行了详细分析.     

一类精确修复多个错误的Suh-Ramchandram码*

再生码因能有效的减少修复带宽更适用于分布式存储系统。利用干扰对齐技术,对于任意的参数 满足 且 ,Suh和Ramchandram构造了一类修复一个失效节点时,可达到最优修复带宽的最小存储再生码。 Chen和Shum证明了对于参数满足 的Suh-Ramchandram再生码,可以合作修复多个失效节点。基于Suh-Ramchandram再生码,给出了参数为 的编码结构,并说明这种参数为 的最小存储再生码为一类可修复多个失效节点的Suh-Ramchandram 再生码,而且这类码在修复单个或多个节点的失效时均可达到最优的修复带宽。     

新多节点修复模型下的再生码*

关于单节点修复模型,Dimakis已通过信息流图分析出节点存储与修复带宽的理论界。对于多节点的修复,Shum和Hu提出了新节点之间相互合作的模型,并给出此模型下存储与带宽的理论界;Zhang等人介绍的新节点之间不再传输数据的模型,比合作修复减少了设计和运算的复杂性,更符合系统的需要。针对这种新模型,利用割型找出其最小容量割,并用线性规划的方法给出存储—带宽的理论界,过程更为简单。最后给出一些特殊参数下的编码构造。     

基于简单再生码的带宽感知的分布式存储节点修复优化

分布式存储系统为保证可靠性会采用一定存储冗余策略如多副本策略、纠删码策略.纠删码相对于副本具有存储开销小的优点,但节点修复网络开销大.针对修复网络开销优化,业界提出再生码与以简单再生码为代表的局部可修复码,显著降低了修复网络开销.然而,现有基于编码的分布式容错存储方案大都假设节点处于星型逻辑网络结构中,忽略了实际的物理网络拓扑结构和带宽信息.为实现拓扑感知的容错存储优化,相关研究在纠删码和再生码修复过程结合网络链路带宽能力,建立树型修复路径,进一步提高了修复效率.但由于编码和修复过程的差异性,上述工作并不适合于简单再生码修复.针对该问题,本文结合实际物理网络拓扑结构,将链路带宽能力引入到简单再生码的修复过程中,对带宽感知的简单再生码修复优化技术开展研究.论文建立了带宽感知节点修复时延模型,提出了基于最优瓶颈路径和最优修复树的并行修复树构建算法.并通过实验对所提算法性能进行了评估.实验结果表明,与星型修复方式相比,论文所提算法有效地降低了节点修复时延,提高了修复效率.     

分布式存储中精确修复最小带宽再生码的性能研究

分布式存储系统为保证数据可靠性,需要对数据进行冗余存储来应对由于节点失效所带来的数据不可靠性.基于矩阵积构造的精确修复最小带宽再生码除了能够显著降低系统的存储冗余,而且编码的构造参数之间没有约束限制,还能够显著降低修复带宽的开销,具有广阔的应用前景.然而,基于此编码方案所设计的分布式存储系统的性能开销并没有得到充分的研究和分析.针对该编码在分布式存储系统中数据上传、修复、下载3个阶段,分别比较CPU使用率、文件大小、缓冲区大小以及有限域大小对上述3个阶段中运算速度的影响,发现通过对相关参数进行合理配置,可以使得基于相应编码方案的分布式存储系统能够获得良好的运行性能.     

通过复制方式降低修复带宽的新再生码

再生码通过允许节点传送所存数据的线性组合并增加修复入度,显著地降低了修复带宽,但是增加了参与节点数和磁盘I/O。针对这一缺点,首先通过分析再生码的阈值函数得到一个定理,指出了降低阈值函数的一个充要条件,然后根据该定理构造出了结合复制方式的新再生码。新再生码不增加修复入度也能降低阈值函数,与再生码类似,也有2个特殊点——最小存储量点和最小修复带宽点。通过对2个特殊点的定性与定量分析,发现新再生码可以利用复制来降低单节点修复带宽,并且平均修复带宽和平均磁盘I/O也会减少。     

基于广播加密的安全容错编码

针对当前的RC编码在应用当中存在容易遭受仿冒、串谋等攻击的安全问题,基于广播加密的思想,提出了以一种安全的RC容错编码.该编码可以选定一个可靠的容错服务器的集合,以保证系统不会在容错过程中遭受攻击.实验结果表明,虽然编码的存储开销和计算开销有所增加,但是在判定性BDHE-Sum假设条件下,该编码是适应性安全的.     

应用于分布式存储系统的准循环再生码构造方案

传统纠错码编码方案能够提高系统容错能力,但在数据修复时会占用大量带宽。为此,基于循环结构,构造一种面向分布式存储系统的准循环最小存储再生码。根据该准循环再生码的冗余系数向量权重和修复带宽边界,设计一种改进的节点修复算法,证明其修复带宽在最好情况能达到最小割下界,在最坏情况下也优于最大距离可分码的修复带宽。实验结果表明,该再码构造方案不仅节省存储空间,而且具有构造简单、运算代价低和修复带宽小等特点。     

基于RAID6编码的校验盘故障修复算法

针对基于RAID6编码的分布式存储系统中校验盘故障修复问题,提出一种快速修复算法。通过对RDP和EVENODD编码的理论分析,利用节点的计算编码能力,传输经过编码的数据块来修复校验盘,减少修复过程中的数据传输量,缩短修复时间。理论分析表明,相比于传统修复算法,该算法可显著减少校验盘故障修复过程中耗费的带宽资源,提高修复效率。     

具有多个相交修复集的局部修复码的新构造

局部修复码可以通过仅访问很少的有效节点完成故障节点的修复。作为局部修复码的推广,具有可用性的局部修复码允许每个节点拥有多个不相交的修复集,这种特性对于分布式存储系统的部署非常有利,但是其中的可用性会降低其码率上界。对该类编码进行了推广,使同一节点的不同修复集可以相交较小的次数,这使得码率得以提升,并令该类编码具有负载平衡特性。将具性质较好的文献[14]提出的WZL码推广至修复集可以相交的情况,提高了码率,并且该构造的最小距离也优于文献[10]中关于此类编码的构造。     

基于反馈的可伸缩视频编码容错策略

为提高可伸缩视频编码(SVC)在易错传输环境下的解码质量,研究帧内宏块刷新和参考帧选择2种容错技术,根据视频空间分层下SVC的层间预测特性,提出2种改进策略并进行对比。测试结果表明,在码率控制的情况下,改进的参考帧选择策略传输后重建图像的平均亮度峰值信噪比较高,更适用于低码率的传输环境。     

一种分层多描述编码的动态带宽分配策略

针对无线流媒体业务带宽资源有限的特点,提出一种基于分层多描述编码的动态带宽分配策略LMDBA.该策略利用了分层多描述编码的特性实现动态带宽分配,并采用QoS升降级策略,在保证用户QoS的前提下,尽可能地降低系统阻塞,提高系统带宽资源利用率.并对QoS升降级策略进行了公平性分析.仿真实验结果表明,在提供一定用户QoS保证下,提出的新策略比传统固定带宽分配策略在带宽资源利用率和系统阻塞上有显著的改善.     

基于渐近调节的容错控制

针对线性动态故障系统,提出了一种基于线性二次型问题的容错控制方法,该方法可以通过牛顿一拉普森迭代算法来渐近调节状态反馈控制律,以降低故障系统由于故障诊断和系统重构的延时所产生的运行风险,从而提高系统性能。给出了适用该方法的充分条件,并进一步讨论了该方法在系统能耗方面的优越性,对一个具体航空系统进行了仿真,结果证实了该渐近方法的有效性。     

基于CORBA的容错系统结构

分布式公用对象引用规范有两类CORBA规范和DCOM规范.这两个规范实际上已成为工业标准,已广泛应用于各种系统.但对两个规范的容错标准尚未公布.本文介绍一种符合CORBA规范的容错计算机系统结构.对开展我国软件及系统容错的研究有参考价值.     

基于PC+控制卡的机器人手势容错控制系统设计

当前机器人手势容错控制系统,手臂控制灵活性较差,难以达到人们提出的要求。为解决上述问题,设计了一种新的机器人手势容错控制系统,设定“PC+控制卡” 为总体架构,加入主站和总站控制器增强系统的可扩展性,同时采用无冗余和冗余两种方式连接发生故障的线缆,提高系统的容错能力。使用最新的EtherCAT从站芯片设计了硬件的从站系统,LAN9252与外围电路连接形成ESC通信卡和外围电路组成ESC通信卡,引用八轴伺服控制卡作为核心部件,兼容两种从站要求,采用决策系统和原始数据加工处理算法设计了传感器控制。根据硬件设定驱动程序,分别包括从PC端向EtherCAT Master开源主站的驱动程序、从伺服控制卡到主控器的驱动程序、从传感器到伺服控制卡的驱动程序。实验结果表明,基于PC+控制卡的机器人手势容错控制系统最大跟随误差比传统系统误差缩短了24.33%,测试结果能够达到与其要求。     

基于PC服务器的自动容错系统

为了解决在服务器无法正常运作时服务中断的问题,本文利用PC及自由软件组件建立了一套简易而廉价的服务器自动容错机制,可以在服务器发生问题或者停机检测时自动取代原主要服务器的角色,继续提供正常服务.对于发生故障的机器,也能在第一时间以短消息等通讯方式通知系统管理者进行处理.     

一种基于中间件的容错系统的研究与设计

随着硬件容错技术的成熟,软件容错技术成为提高系统可靠性的热点问题。直接开发容错应用是非常困难的,鉴于中间件为应用系统提供了良好的开发环境,该文研究和设计了一个基于中间件的容错系统模型,提出了一种新的节点容错结构构造方法,为解决冗余、失效检测和恢复等容错的关键技术问题形成了一套较完整的解决方案。采用马尔科夫过程求出系统的可靠度,验证了系统设计的合理性和可靠性。     

基于服务冗余的SOA系统容错方法研究

Web Service的分布、异构和动态特性使面向服务的软件系统易受网络和软硬件故障影响,导致Web Service不可用,进而使整个SOA系统失效.论文提出一种基于服务冗余的容错体系结构,给出服务域划分规则,并介绍了三种容错策略以及一般的容错过程.     

一种基于粗糙约简的分形几何容错故障诊断方法

针对故障诊断中计算量大,模式分类复杂的问题,提出了一种基于粗糙集的分形容错故障诊断方法。首先对可能的诊断属性用粗糙集约简的方法进行故障特征提取;然后计算所采集的故障数据的分形维数,并用回归辨识方法得到维数序列的数学模型;利用所建立的数学模型可完成对故障的分类和故障程度的辨识。仿真结果表明了该方法的有效性。该方法解决了单独利用分形几何方法无法对故障程度进行辨识的问题,简化了计算,并为高可靠性设备的故障诊断提供了新的思路。     

数码输出因丰富而生动

并不是所有的摄影作品都适合相纸输出,尽管爱普生出品的高质量照片纸在色彩还原、色彩表现、光泽度以及稳定持久性方面已足够出色.因为对于不同题材的摄影作品需要使用特殊的打印纸张才能获得最佳的视觉效果,比如亚光纸适合打印风光照片,而质感出众的重磅粗面纸则以制作仿绘画照片见长.……