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面向移动环境的数据存储管理方法关键技术研究

【摘要】:随着移动网络技术的快速发展和移动用户数量的持续增长,移动环境下的各种业务应用已经日趋广泛。伴随而来的是移动应用环境下产生的数据信息呈指数式的增长,它带来了对移动环境下的大量数据信息进行存储管理的新技术需求,因此,有关面向移动环境下的数据存储管理问题的研究已经变得越来越重要。 现有的有线网络中的分布式存储管理方法主要是针对带宽稳定、可持续服务、可扩展和高性能节点等都比较稳定的应用环境;但它在面对移动环境的异构性、分布性、高维性、动态性带来的移动数据管理的复杂性等方面具有明显的不适应性,因此,不能直接应用于移动环境下的数据存储管理。由于移动环境的多源性、多宿性、自治性、上下文感知性和环境依存性,且面向移动环境的数据存储管理具有集中与分布的特点,因此,可以考虑借助移动Agent技术、移动数据库、分布式网络、跨层协作、网格计算及云计算等多种技术来构建移动环境存储管理与服务系统。另外,随着各种网络互通和融合技术的日益成熟,在移动环境下设备与网格和云计算系统协作可以构建海量、持久、无限可扩展的存储资源与服务系统的市场前景巨大,并且良好的数据存储管理方法将会为移动应用的运行服务提供高效、安全的数据存储基础。因此,面向移动环境的数据存储管理方法的研究有重要的理论意义和实际意义。 本文对移动环境下的移动网格体系结构与资源选择方法、移动分布式数据存储服务结构模型、移动数据库技术、基于无线Mesh网的层次化存储系统和移动环境下的存储服务QoS等关键技术问题进行了系统而深入的研究,取得了一些有创新性意义的研究成果;其主要研究工作和创新性成果体现在以下几个方面。 1.提出了一种移动网格结构模型(MGAM,Mobile Grid Architecture Model)和移动网格资源管理算法(MGRMA,Mobile Grid Resource Management Algorithms)。首先提出了一种结合移动计算和网格计算、支持移动环境存储服务的移动网格结构模型,其次,对移动网格的逻辑构成和形式化模型进行分析,给出了移动网格资源选择与分配方法和相关的移动网格资源协作算法,最后给出了移动网格的原型和应用实例,并进行了模拟测试和性能分析。 2.提出了一种基于移动环境的自适应分布式存储服务的系统结构模型(SDSSAM,Self-Adaptive Distributed Storage Service Architecture Model),SDSSAM是一种结合移动计算的跨层协作式存储结构模型。首先描述了SDSSAM的各层次的功能;其次提出了SDSSAM结构中的跨层协作方式;最后给出了SDSSAM的分布式存储协作服务和自适应存储等算法。研究表明SDSSAM具有自适应、移动计算、分布式计算和自组织的特点,是一种具备了灵活性、自主性、协作性和群体智能的移动存储系统结构。 3.提出了一种基于移动数据库的移动数据管理结构(MDMA,Mobile Data Management Architecture)和存储管理方法(SMS,Storage Management Solution)。移动数据库是移动分布式环境数据组织和存储的最有效的方式,为移动业务运行提供了数据支撑,移动应用一般基于移动数据库而实现。针对移动环境的特点,首先提出了一种基于移动数据库的移动数据管理结构和存储管理方法;其次研究了移动数据库中数据的预取与复制、缓存同步、事务处理、并发控制、广播机制等多种关键技术,为移动环境下数据存储与管理相结合提供可行的管理方法。 4.提出了一种基于无线Mesh网的层次化存储系统(HSSWMN,Hierarchical Storage System over Wireless Mesh Network)模型。首先提出了基于无线Mesh网的层次存储系统(HSSWMN)模型,并对其存储模型、存取算法、性能优化等方面进行了分析和研究;其次研究了HSSWMN的名字空间与元数据服务、搜索与查找服务、注册与注销,可扩展性、负载均衡、容错机制、数据安全、复制与缓存机制和拓扑重构等关键问题;最后通过仿真分析,对时延、吞吐量、误码率等进行了模拟测试,并对HSSWMN存储系统的可行性、可用性和可靠性进行了性能分析。 5.提出了一种面向移动环境数据存储服务QoS跨层模型(QCLMSS,QoS Cross Layer Model of Storage Services)和移动环境存储服务QoS确保算法(QASS,QoS Guarantee Algorithms of Storage Service)。首先对移动环境数据存储服务QoS技术进行了研究,分析了各层次QoS的特征及关系;其次提出了QoS实施算法及性能模型,并对移动环境下存储QoS保证算法进行了研究;最后提出了全局优化、局部优化、多阶段优化、自适应优化等算法,并分析了移动存储系统的QoS实例,对有线网络、无线网络接入方式下磁盘I/O性能进行了模拟测试和分析研究。

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