關(guān)于機會網(wǎng)絡(luò)中分布式存儲機制探討

余恒+陳志剛

摘 要 本文從機會網(wǎng)絡(luò)的定義和特點入手，介紹了常用的分布式存儲方案和設(shè)計原則，并以此為基礎(chǔ)，從存儲系統(tǒng)框架的構(gòu)建、分布式存儲系統(tǒng)的工作過程和消息源感知的分區(qū)協(xié)作緩存這三個方面入手深入探討了機會網(wǎng)絡(luò)中分布式存儲機制的實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】機會網(wǎng)絡(luò) 分布式存儲 網(wǎng)絡(luò)通信機制

進入二十一世紀以來，計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，其覆蓋范圍也在不斷擴大，但是在一些復(fù)雜惡劣的特殊環(huán)境下，由于受到建設(shè)成本、通信原理等方面因素的限制，現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)仍然難以滿足實際需求。機會網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)可以很好的彌補這方面的不足，現(xiàn)階段機會網(wǎng)絡(luò)在一些難以建立全連接的場合已經(jīng)發(fā)揮了不錯的用處，對機會網(wǎng)絡(luò)的分布式存儲機制進行更加深入的研究與探討將有助于加快機會網(wǎng)絡(luò)推廣使用的速度。

1 機會網(wǎng)絡(luò)概述

1.1 機會網(wǎng)絡(luò)的定義

機會網(wǎng)絡(luò)是針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)而提出的一個新名詞，目前最為廣泛的認可的定義為：機會網(wǎng)絡(luò)是一種不需要完整鏈路的通信方式，它利用中間節(jié)點之間的機會相遇來完成數(shù)據(jù)的傳遞，從而實現(xiàn)從源節(jié)點到目標節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，機會網(wǎng)絡(luò)具有環(huán)境適應(yīng)性強、建設(shè)成本低、結(jié)構(gòu)簡單等方面的優(yōu)勢，但是其也存在原理上的不足，特別是當節(jié)點數(shù)眾多、信息量大時，機會網(wǎng)絡(luò)中的信息傳遞效率將會急劇下降，其技術(shù)支持仍有待于進一步提高。機會網(wǎng)絡(luò)充分的運用了“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的理念，在車載通信網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)等特殊的局域網(wǎng)組建過程中發(fā)揮了不可代替的作用。

1.2 機會網(wǎng)絡(luò)的特點分析

與傳統(tǒng)的MANET網(wǎng)絡(luò)相比，機會網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個顯著的特點：

（1）機會網(wǎng)絡(luò)不需要完整的實體通信鏈路，這使得其與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有本質(zhì)上的區(qū)別，難以使用相同的通信協(xié)議；

（2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t較大并且具有較大的偶然性，機會網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的相遇是隨機的，因此與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比整個數(shù)據(jù)傳輸過程更加難以控制；

（3）網(wǎng)路的適應(yīng)性強，機會網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點既可以使用固定的基站，也可以移動終端或者是傳感器節(jié)點，因此其具有更強的適應(yīng)性，在不同的場合均能得到運用。

2 分布式存儲機制簡析

2.1 機會網(wǎng)絡(luò)中常用的分布式存儲方案

數(shù)據(jù)的存儲是機會網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的一個主要難點，存儲機制的選擇將會對整個機會網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸效率產(chǎn)生直接影響。分布式存儲具有數(shù)據(jù)存儲量大，數(shù)據(jù)傳輸效率高的優(yōu)點，目前機會網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中用到的分布式存儲方案主要有以下幾種：

2.1.1 集群儲存方式

集群存儲通過采用多個服務(wù)器來實現(xiàn)服務(wù)與存儲的分離。以此來減少服務(wù)器的工作量，提高存儲效率。

2.1.2 共享存儲技術(shù)

即通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用戶之間的資源共享來實現(xiàn)資源的分散存儲，其既能滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅材軌驅(qū)崿F(xiàn)分散存儲的目的。

2.1.3 在線緩存技術(shù)

即通過互聯(lián)網(wǎng)將分散存儲在各地的數(shù)據(jù)資源進行整合，克服了本地存儲的限制。

2.2 分布式存儲系統(tǒng)的設(shè)計原則

為了更好的解決分布式存儲系統(tǒng)建設(shè)過程中所遇到的網(wǎng)絡(luò)延遲問題、數(shù)據(jù)的可靠性問題和設(shè)備的熱插拔問題，在建設(shè)機會網(wǎng)絡(luò)分布式存儲系統(tǒng)的過程中應(yīng)該要遵循以下原則：

2.2.1 實用性原則

由CAP理論可知，在建設(shè)分布式存儲系統(tǒng)時，保持性、分區(qū)容錯性和適用性是無法達成一致的，因此需要根據(jù)實際的需求做出取舍。

2.2.2 最終一致性原則

分布式存儲系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與集中存儲相同的功能，目標節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)能夠為源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)保持一致。

3 機會網(wǎng)絡(luò)中分布式存儲的實現(xiàn)

3.1 存儲系統(tǒng)框架的構(gòu)建

系統(tǒng)框架是分布式存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)，好的系統(tǒng)框架往往能夠達到事半功倍的效果，機會網(wǎng)絡(luò)分布式存儲系統(tǒng)框架的構(gòu)建需要完成以下工作：

（1）根據(jù)各個設(shè)備的工作狀態(tài)對網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備進行區(qū)域劃分，以使區(qū)域內(nèi)部節(jié)點之間的傳輸效率能夠得到有效的提高。此外還需要適當?shù)脑O(shè)置具有高能量、存儲能力強和覆蓋范圍廣的靜態(tài)超級節(jié)點，以此來帶動周邊區(qū)域的數(shù)據(jù)交流。

（2）數(shù)據(jù)存儲機制的建立。機會網(wǎng)絡(luò)中只要當兩個節(jié)點進入了對方的作用范圍之內(nèi)時，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互換和存儲也是系統(tǒng)框架構(gòu)建時不容忽視的一項內(nèi)容。

3.2 機會網(wǎng)絡(luò)分布式存儲系統(tǒng)的工作過程

機會網(wǎng)絡(luò)分布式存儲系統(tǒng)的工作流程如下：系統(tǒng)啟動后，首先需要進行一系列的初始化操作，然后在對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個區(qū)域內(nèi)節(jié)點的狀態(tài)信息進行檢測，靜待數(shù)據(jù)收發(fā)事件的發(fā)生。如果能夠監(jiān)測到EVENT_TYPE_DATAOBJECT_VERIFIED信號說明此時節(jié)點已經(jīng)可以接收數(shù)據(jù)，接下來便可運用分布式存儲的方式對接收到的數(shù)據(jù)進行存儲。而當監(jiān)測到EVENT_TYPE_DATAOBJECT_VERIFIED信號時，則說明節(jié)點此時接收到的是全新的數(shù)據(jù)，必須先要對節(jié)點的本地數(shù)據(jù)進行刪除，才能將新數(shù)據(jù)進行進一步的存儲，以此來實現(xiàn)節(jié)點數(shù)據(jù)的更新。

3.3 采用消息源感知的分區(qū)協(xié)作緩存方案

機會網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點既需要存儲自身的節(jié)點信息，還需為附近區(qū)域的節(jié)點提供數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，為了保證能夠順利的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中一般均會設(shè)置優(yōu)先存儲節(jié)點自身的信息。為了提高機會網(wǎng)絡(luò)分布式存儲的效率，可將節(jié)點存儲空間分為本地存儲和協(xié)作存儲兩大部分，在數(shù)據(jù)傳遞的過程中，根據(jù)信息的重要程度先傳遞本地存儲中的內(nèi)容，只有當本地存儲的內(nèi)容發(fā)送完畢之后再進行協(xié)作存儲內(nèi)容的發(fā)送到對方節(jié)點的協(xié)助存儲空間上，因此既保證的數(shù)據(jù)傳遞的質(zhì)量，也提高了數(shù)據(jù)傳遞的效率。

4 結(jié)語

分布式存儲機制可以有效的提高機會網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞效率和質(zhì)量，使得其能夠更好地滿足實際運用的需求，在更多傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)難以發(fā)揮用處的環(huán)境下得以推廣使用。

參考文獻

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作者簡介

余恒（1984-），男，湖南省岳陽市人。碩士研究生（在讀）。主要研究方向為機會網(wǎng)絡(luò)。

作者單位

中南大學(xué)軟件工程學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545002