93、P2P存储系统中集中式与分布式恢复方案的性能分析

P2P存储系统中集中式与分布式恢复方案的性能分析

1. 引言

随着PC存储容量、带宽和计算资源的增长，分布式对等（P2P）存储系统应运而生。这类系统虽具有可扩展性和经济性，但存在可靠性、保密性和可用性等问题。为确保数据可靠性和可用性，系统会插入冗余数据，但仅依靠冗余机制而不修复丢失的数据是低效的，因为当节点离开系统时，冗余度会降低。因此，P2P存储系统需不断存储额外的冗余数据来补偿数据丢失。

恢复机制主要有集中式和分布式两种，同时可采用积极（eager）和懒惰（lazy）两种修复策略。本文旨在开发和评估数学模型，以表征P2P存储系统的基本性能指标（数据寿命和可用性），具体贡献如下：
- 分析集中式和分布式恢复机制。
- 提出一个通用模型，涵盖积极和懒惰修复策略，以及基于复制和擦除码的系统，并考虑节点的临时和永久断开连接情况。
- 使用实际参数值进行数值研究。
- 提供如何设计P2P存储系统以满足特定要求的指导。

2. 相关工作与背景

分布式存储系统的架构和文件系统相关文献众多，但关于P2P存储系统恢复过程建模的工作较少。部分研究开发了分析模型，以理解文件可用性、寿命与存储数据冗余之间的权衡。其中，有研究对使用复制来保证数据可靠性的存储系统进行分析，但该模型未考虑瞬态断开连接，将恢复过程简化为指数分布，且仅考虑了分布式修复方案。不过，该研究对节点的正常运行时间和停机时间的分析支持了本文“节点参与可由指数分布建模”的假设。

在以往工作中，对P2P存储系统建模时做了一些简化假设，如恢复过程为指数分布。但通过模拟分析发现，在基于擦除码的系统中，这一假设通常不成立。因此，本文将放宽这一假设，以实现更精确、更