關于機會網(wǎng)絡中分布式存儲機制探討

余恒+陳志剛

摘 要 本文從機會網(wǎng)絡的定義和特點入手，介紹了常用的分布式存儲方案和設計原則，并以此為基礎，從存儲系統(tǒng)框架的構建、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)絡中分布式存儲機制的實現(xiàn)。

【關鍵詞】機會網(wǎng)絡 分布式存儲 網(wǎng)絡通信機制

進入二十一世紀以來，計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展迅速，其覆蓋范圍也在不斷擴大，但是在一些復雜惡劣的特殊環(huán)境下，由于受到建設成本、通信原理等方面因素的限制，現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡仍然難以滿足實際需求。機會網(wǎng)絡的出現(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)絡推廣使用的速度。

1 機會網(wǎng)絡概述

1.1 機會網(wǎng)絡的定義

機會網(wǎng)絡是針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡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)絡相比，機會網(wǎng)絡具有環(huán)境適應性強、建設成本低、結構簡單等方面的優(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)絡中的信息傳遞效率將會急劇下降，其技術支持仍有待于進一步提高。機會網(wǎng)絡充分的運用了“存儲-攜帶-轉發(fā)”的理念，在車載通信網(wǎng)絡、校園網(wǎng)絡等特殊的局域網(wǎng)組建過程中發(fā)揮了不可代替的作用。

1.2 機會網(wǎng)絡的特點分析

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

（1）機會網(wǎng)絡不需要完整的實體通信鏈路，這使得其與傳統(tǒng)網(wǎng)絡具有本質上的區(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)絡中節(jié)點的相遇是隨機的，因此與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡相比整個數(shù)據(jù)傳輸過程更加難以控制；

（3）網(wǎng)路的適應性強，機會網(wǎng)絡的節(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)絡中常用的分布式存儲方案

數(shù)據(jù)的存儲是機會網(wǎng)絡建設中的一個主要難點，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)絡建設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器來實現(xiàn)服務與存儲的分離。以此來減少服務器的工作量，提高存儲效率。

2.1.2 共享存儲技術

即通過網(wǎng)絡內(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材軌驅崿F(xiàn)分散存儲的目的。

2.1.3 在線緩存技術

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)的設計原則

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

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)能夠實現(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)絡中分布式存儲的實現(xiàn)

3.1 存儲系統(tǒng)框架的構建

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

（1）根據(jù)各個設備的工作狀態(tài)對網(wǎng)絡中的各種設備進行區(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)框架構建時不容忽視的一項內(nèi)容。

3.2 機會網(wǎng)絡分布式存儲系統(tǒng)的工作過程

機會網(wǎng)絡分布式存儲系統(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)存儲和轉發(fā)服務，為了保證能夠順利的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，在網(wǎng)絡建設的過程中一般均會設置優(yōu)先存儲節(jié)點自身的信息。為了提高機會網(wǎng)絡分布式存儲的效率，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)傳遞的質量，也提高了數(shù)據(jù)傳遞的效率。

4 結語

分布式存儲機制可以有效的提高機會網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳遞效率和質量，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)絡難以發(fā)揮用處的環(huán)境下得以推廣使用。

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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。

作者單位

中南大學軟件工程學院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545002