1、當前，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)已從以計算設(shè)備為核心的計算時代進入到以存儲設(shè)備為核心的存儲時代，數(shù)據(jù)海量化成為了一種趨勢。分布式存儲以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用小型服務(wù)器甚至PC機來搭建存儲池，從而以其廉價性和高擴展性等特點而適用于對數(shù)據(jù)的海量存儲。但是由于分布式存儲節(jié)點可用性并不高，因此如何保證高數(shù)據(jù)可靠性就成為亟待解決的問題。在存儲系統(tǒng)中，保證數(shù)據(jù)可靠性主要依賴于數(shù)據(jù)容錯技術(shù)，而數(shù)據(jù)容錯的關(guān)鍵性問題是如何進行有效的數(shù)據(jù)修復(fù)，即存活節(jié)點盡可能少地消耗系統(tǒng)

2、資源來修復(fù)失效節(jié)點的問題。本文就分布式存儲容錯中的修復(fù)機制進行了研究，主要研究成果如下：
　　 (1)分布式存儲容錯中修復(fù)問題的建模
　　 在現(xiàn)階段，較少工作采用網(wǎng)絡(luò)流圖這個數(shù)據(jù)工具來對分布式存儲容錯中修復(fù)過程進行建模，而且少數(shù)幾個相關(guān)工作的模型都是針對分布式存儲容錯中較特殊的修復(fù)情形，缺乏普適性。因此，本文利用網(wǎng)絡(luò)流圖工具，提出了一個能夠適用絕大多數(shù)容錯修復(fù)情況下的數(shù)學模型。同時，本文引入了虛擬信源節(jié)點的思想，簡化了

3、流圖分析。另外，本文還針對分布式存儲修復(fù)機制的特點，專門在網(wǎng)絡(luò)流圖中引入了三段節(jié)點，精確刻畫了分布式存儲節(jié)點在修復(fù)過程中的特性。最后，本文利用該數(shù)學模型，證明了分布式存儲容錯中修復(fù)過程并不需要有存活節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸過程，從而為后面的修復(fù)機制的設(shè)計提供了一定的理論基礎(chǔ)。
　　 (2)一種基于彈性的節(jié)點修復(fù)機制
　　 在分布式存儲容錯修復(fù)問題上，已有的修復(fù)機制限制所有的待修復(fù)節(jié)點必須連接同樣多的d個存活節(jié)點來完成修復(fù)，但

4、在較為不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，待修復(fù)節(jié)點并不能保證總是能連接到d個存活節(jié)點。因此，本文提出了一種基于彈性的節(jié)點修復(fù)機制MFR，該機制能夠讓一個待修復(fù)節(jié)點Yj任意連接dj個節(jié)點來完成修復(fù)過程，不同的新節(jié)點Yi和Yj所對應(yīng)的di和dj無需相等。這樣可以使得新節(jié)點的修復(fù)過程更加靈活，從而適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)狀況。同時，本文還針對MFR機制，利用網(wǎng)絡(luò)流圖模型計算出完成修復(fù)所消耗的修復(fù)帶寬下界。最后本文為MFR設(shè)計了相應(yīng)的隨機線性編碼算法，并保證該算法正確

5、性的前提下，達到已知的修復(fù)帶寬下界，因此該下界是緊致的，并且該算法是基于MFR機制的最優(yōu)算法。
　　 (3)一種基于相互協(xié)作的多節(jié)修復(fù)機制
　　 現(xiàn)有的一些較好的修復(fù)機制都是針對于單節(jié)點修復(fù)問題的，沒有專門針對多節(jié)點同時修復(fù)的問題進行研究，然而多節(jié)點的同時修復(fù)問題在實際分布式存儲系統(tǒng)中非常常見。本文針對多節(jié)點同時修復(fù)的問題，提出了一種基于相互協(xié)作的多節(jié)點修復(fù)機制MCR，該機制能夠讓一個待修復(fù)節(jié)點不再是獨立地進行修復(fù)過程

6、，而是所有待修復(fù)節(jié)點一起相互協(xié)助完成修復(fù)過程。本文還針對MCR機制，利用網(wǎng)絡(luò)流圖模型計算出完成修復(fù)所消耗的修復(fù)帶寬下界，經(jīng)過數(shù)值分析可以得知，MCR所耗費的修復(fù)帶寬下界比起現(xiàn)有最好的修復(fù)算法減少10％，同時存儲量亦減少20％。然后本文為MFR設(shè)計了相應(yīng)的傳輸算法，并引入強MDS性質(zhì)來構(gòu)造出隨機線性編碼算法。最后本文證明了該算法正確性，且達到已知的修復(fù)帶寬下界，因此該下界是緊致下界，并且該算法是基于MCR機制的最優(yōu)算法。
　　 (

7、4)非對稱的多節(jié)點修復(fù)問題
　　 已提出的MCR方案假設(shè)所有的恢復(fù)鏈路帶寬消耗都是同樣的，即對稱修復(fù)。這個對稱假設(shè)可能過強，因為非對稱的情況不僅在實際情況中經(jīng)常出現(xiàn)，而且更關(guān)鍵的是，多節(jié)點存儲容錯修復(fù)問題的最優(yōu)解可能出現(xiàn)在非對稱狀況下。本文研究了非對稱的多節(jié)點修復(fù)問題，通過考察該狀況下的網(wǎng)絡(luò)流圖，并利用最大流-最小截定理，給出非對稱的多節(jié)點修復(fù)時修復(fù)總帶寬的下界。在發(fā)現(xiàn)該下界等于基于MCR的修復(fù)帶寬下界后，我們得出結(jié)論：多節(jié)點