移动分布式存储系统中自适应数据布局策略
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作者简介:

伍代涛(1997-), 男, 硕士, 主要研究领域为分布式存储系统中的数据布局和容错技术;谭玉娟(1983-), 女, 博士, 教授, 博士生导师, CCF专业会员, 主要研究领域为高性能计算机体系结构和云存储系统;刘铎(1980-), 男, 博士, 教授, 博士生导师, CCF杰出会员, 主要研究领域为计算机系统结构, 新型存储架构, 嵌入式系统, 软硬件协同优化;魏鑫蕾(1998-), 女, 硕士, 主要研究领域为分布式存储系统中的容错技术;吴宇(1995-), 女, 博士, 主要研究领域为纠删码, 分布式存储;陈咸彰(1989-), 男, 博士, 副教授, CCF专业会员, 主要研究领域为新型内存系统, 文件系统, 嵌入式系统, 软件和云计算;乔磊(1982-), 男, 博士, 研究员, CCF杰出会员, 主要研究领域为计算机体系结构

通讯作者:

刘铎, E-mail: liuduo@cqu.edu.cn

中图分类号:

TP302

基金项目:

国家自然科学基金(62072059); 武汉光电国家研究中心开放课题(2019WNLOKF009); 重庆市自然科学基金(cstc2020jcyj-msxmX0897); 中央高校基本科研基金(2020CDJLHZZ-050); 重庆市杰出青年科学基金(cstc2020jcyj-jqX0012); 重庆市技术创新与应用发展重点项目(cstc2019jscx-mbdxX0022)


Adaptive Data Placement Strategy in Mobile Distributed Storage System
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    摘要:

    分布式存储系统在移动网络场景中正受到越来越多的关注, 作为其关键技术, 数据布局对于提高数据分布式存储的成功率至关重要. 然而, 移动环境下无线信号不稳定, 网络带宽波动大, 传统的数据布局策略, 如随机策略和存储容量感知策略, 在数据布局时并未考虑节点的网络带宽, 导致数据传输成功率低. 面向高动态移动网络环境, 针对移动分布式存储系统面临的数据布局问题, 提出一种带宽感知的自适应数据布局策略. 其基本思想是将网络带宽和节点上的其他信息结合, 从而选择性能良好的节点, 实现自适应数据布局, 提高数据传输成功率. 所提策略包含3个设计要点: (1)采用群组移动模型感知节点的网络带宽; (2)分组管理节点信息, 减少通信开销, 并利用小根堆的特性构建节点选择树; (3)自适应数据布局根据节点可用性动态选择性能良好的节点, 提高数据传输成功率. 实验结果表明: 当网络动态变化时, 所提策略的数据传输成功率相较于随机策略和存储容量感知策略分别提升30.6%, 34.6%, 并始终将通信开销维持在较低的水平.

    Abstract:

    Distributed storage system is receiving more and more attention in mobile network scenarios. Data placement, a key technology of distributed storage, is crucial to improve the success rate of distributed data storage. However, due to unstable wireless signals and fluctuating network bandwidth in mobile environments, the traditional data placement strategies, such as random placement strategy and storage-aware placement strategy, have low success rates of data transmission because both of them do not take network bandwidth into account during data placement. To solve the problem faced by mobile distributed storage systems, this study proposes a bandwidth-aware adaptive data placement strategy (BADP). The main breakthrough is that BADP adopts the group mobility model to sense the network bandwidth of nodes and takes the network bandwidth as an important factor for data placement, thus selecting nodes with good performance to achieve adaptive data placement and improve the success of data transmission. BADP consists of three design features: (1) adopting the group mobility model to sense the network bandwidth of nodes; (2) managing node information in groups to reduce communication overhead, and taking advantage of the heap to build a node selection tree; (3) selecting nodes with good performance using adaptive data placement to improve the success rate of data transmission. Experiments show that when the network changes dynamically, BADP gains at least 30.6% and 34.6% improvements in the success rate of data transmission compared with random placement strategy and storage-aware placement strategy. At the same time, it consistently keeps communication overhead low.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

伍代涛,谭玉娟,刘铎,魏鑫蕾,吴宇,陈咸彰,乔磊.移动分布式存储系统中自适应数据布局策略.软件学报,2024,35(10):4912-4929

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  • 收稿日期:2022-10-12
  • 最后修改日期:2023-04-03
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  • 在线发布日期: 2023-11-01
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