云環(huán)境下數(shù)據(jù)副本策略研究.pdf

1、云存儲是在分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計算、集群應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)中大量類型各異的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件整合在一起，來提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。為了增強系統(tǒng)的可靠性與容錯性，云存儲采用了副本技術(shù)。然而現(xiàn)有的副本管理策略在同時兼顧系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟開銷等方面，還有待更深入的研究。
　　在多個優(yōu)化目標(biāo)需要同時兼顧時，現(xiàn)有的副本管理方法要么只重點考慮一個目標(biāo)，而將其他目標(biāo)作為約束，顧此失彼。要么通過線性加權(quán)方式試圖將所有目標(biāo)合成單目標(biāo)，但線性加權(quán)有如下缺

2、點：需要提前知道權(quán)值的大小；制定權(quán)值依靠經(jīng)驗；對不同的場景需要多次求解；難以得到解的整體情況。
　　針對上述問題，本文開展了以下工作：
　　1．對當(dāng)前副本管理策略的研究現(xiàn)狀進行了描述，并分析了它們不足之處：靜態(tài)副本管理策略的副本個數(shù)大多都相對固定，動態(tài)副本管理策略雖然可以動態(tài)調(diào)整副本個數(shù)，但大多沒有考慮系統(tǒng)的成本和可靠性對副本進行增刪操作，并且，動態(tài)副本管理策略一般只能針對某一個特定的應(yīng)用場景，適用性較差；另一方面，副本管理

3、策略在副本放置時要么只以系統(tǒng)某一方面的性能作為優(yōu)化目標(biāo)，要么在處理多個優(yōu)化目標(biāo)時，不管目標(biāo)之間的關(guān)系，將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換成單目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上引出了本論文的研究內(nèi)容。
　　2．提出了一種多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)據(jù)副本管理策略(Multi-objective Optimized Replication Management，MRM)。MRM提出了利用Pareto這一概念來求解副本管理問題的新思路。通過具體分析各常見目標(biāo)的相互關(guān)系，挑選出兩個具有明顯沖

4、突的目標(biāo)：系統(tǒng)可靠性和存儲成本。針對多個相互沖突目標(biāo)的處理問題，在NSGA-II的基礎(chǔ)上經(jīng)過適應(yīng)性改進實現(xiàn)了MRM算法，來尋找副本個數(shù)、副本布局方式與這兩個目標(biāo)之間的關(guān)系。由于NSGA-II是基于實數(shù)編碼的，而本文中的編碼是離散型的，所以MRM對NSGA-II中編碼方式、算子等細(xì)節(jié)進行了重新設(shè)計。MRM算法不引入新的參數(shù)和變量（如權(quán)重），不需要依靠經(jīng)驗就能得到最優(yōu)解，克服了因權(quán)重制定不準(zhǔn)確而對系統(tǒng)造成的影響。同時，它只需要一次運行就能夠