1、隨著網(wǎng)絡的普及以及數(shù)字化信息量的爆炸式增長，大型計算機系統(tǒng)正從“以計算為中心”向著“以信息處理為中心”轉變，傳統(tǒng)的集中式存儲服務由于其容量、性能、安全的限制，已很難滿足數(shù)據(jù)存儲的需求。而分布式存儲系統(tǒng)以網(wǎng)絡為基礎，將數(shù)據(jù)分散到多臺獨立的設備上，采用可擴展的系統(tǒng)結構，從而適用于對數(shù)據(jù)的海量存儲。對于很多分布式存儲系統(tǒng)的用戶而言，保證數(shù)據(jù)的安全性和可用性非常重要，特別在軍事、航空、銀行等領域，一旦有數(shù)據(jù)丟失或出錯，會造成難以估量的損失。但分

2、布的存儲節(jié)點未必永遠可靠，存儲節(jié)點的失效會導致相關數(shù)據(jù)的失效，當前研究的容錯技術正是在試圖解決這一問題。
　　 復制技術和檢查點技術是分布式環(huán)境中兩類常用的容錯技術。復制技術將關鍵服務或軟件數(shù)據(jù)復制到一組計算機節(jié)點上運行，當某些節(jié)點失敗時，其他節(jié)點能正確運行，從而達到屏蔽錯誤，提高系統(tǒng)可靠性和可用性的目的。主動復制和主從復制是常見的復制技術實現(xiàn)形式。主動復制下，所有復本節(jié)點同時響應用戶的請求，節(jié)點的失效對用戶而言是透明的，具有系

3、統(tǒng)資源消耗多和恢復時間短的特點；主從復制下，節(jié)點被分為主節(jié)點和副本節(jié)點，主節(jié)點響應用戶的請求，并將更新的信息傳送給副本節(jié)點，具有系統(tǒng)資源消耗少和恢復時間長的特點。檢查點技術則是在節(jié)點正常運行中，將一些運行信息寫入非易失存儲器，當節(jié)點發(fā)生錯誤重啟后，只需要付出較低的恢復代價就能夠卷回最近一次的正確狀態(tài)，從而減少恢復時的工作量。傳統(tǒng)的檢查點技術適用于應對節(jié)點在更新操作中發(fā)生的失效。
　　 無論是主從復制技術還是檢查點技術，多數(shù)基于特

4、定假設，對系統(tǒng)環(huán)境施加了諸多限制，只適用于某些類型的分布式應用。但現(xiàn)有的分布式存儲系統(tǒng)，其運行環(huán)境往往是復雜和變化的。根據(jù)應用需求，不同時刻系統(tǒng)接收的讀、寫請求類型和請求頻率可能有較大變化；受軟件、硬件和操作者的影響，存儲節(jié)點的故障發(fā)生頻率和持續(xù)時間也可能在不同時期呈現(xiàn)不同特征。對這類系統(tǒng)，單一、固定的容錯技術往往難以適用。
　　 針對上述問題，本文融合主從復制技術和檢查點技術，提出了一種針對復雜可變存儲系統(tǒng)的自適應容錯協(xié)議，由

5、文件操作子協(xié)議、主從復制子協(xié)議和檢查點子協(xié)議三部分組成。協(xié)議一方面實現(xiàn)主從復制技術，對數(shù)據(jù)進行多機備份，以容忍存儲節(jié)點的永久失效；另一方面，在主從復制的基礎上，實現(xiàn)基于日志的檢查點設置和恢復功能，用于專門應對存儲節(jié)點執(zhí)行數(shù)據(jù)更新請求時發(fā)生的瞬時失效，減少在這種情況下用戶請求延時。協(xié)議預設了兩種容錯模式和兩種恢復策略，分別是“主從復制容錯模式”、“主從復制+檢查點容錯模式”、“副本恢復策略”和“檢查點恢復策略”。在系統(tǒng)運行過程中，通過采集

6、、預測讀寫請求類型來實現(xiàn)容錯模式動態(tài)調整；根據(jù)節(jié)點失效類型和失效時請求執(zhí)行進度來實現(xiàn)恢復策略的動態(tài)調整。同時，協(xié)議還實現(xiàn)了根據(jù)系統(tǒng)特征對兩種容錯模式中的關鍵參數(shù)進行動態(tài)調整。
　　 論文在對自適應容錯協(xié)議進行理論分析的基礎上，設計和開發(fā)了一個支持節(jié)點動態(tài)加入和退出的分布式存儲系統(tǒng)，并將自適應容錯協(xié)議應用于該系統(tǒng)，歸納了各子協(xié)議在多種系統(tǒng)特征下的表現(xiàn)。同時，將本文研究的協(xié)議和Navin容錯協(xié)議進行了比較，測試了存儲節(jié)點在發(fā)生瞬時失