關于機會網絡中分布式存儲機制探討

余恒+陳志剛

摘 要 本文從機會網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，從存儲系統框架的構建、分布式存儲系統的工作過程和消息源感知的分區協作緩存這三個方面入手深入探討了機會網絡中分布式存儲機制的實現。

【關鍵詞】機會網絡 分布式存儲 網絡通信機制

進入二十一世紀以來，計算機技術和互聯網技術發展迅速，其覆蓋范圍也在不斷擴大，但是在一些復雜惡劣的特殊環境下，由于受到建設成本、通信原理等方面因素的限制，現有的通信網絡仍然難以滿足實際需求。機會網絡的出現可以很好的彌補這方面的不足，現階段機會網絡在一些難以建立全連接的場合已經發揮了不錯的用處，對機會網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絡推廣使用的速度。

1 機會網絡概述

1.1 機會網絡的定義

機會網絡是針對傳統網絡而提出的一個新名詞，目前最為廣泛的認可的定義為：機會網絡是一種不需要完整鏈路的通信方式，它利用中間節點之間的機會相遇來完成數據的傳遞，從而實現從源節點到目標節點之間的數據傳輸。與傳統的網絡相比，機會網絡具有環境適應性強、建設成本低、結構簡單等方面的優勢，但是其也存在原理上的不足，特別是當節點數眾多、信息量大時，機會網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。機會網絡充分的運用了“存儲-攜帶-轉發”的理念，在車載通信網絡、校園網絡等特殊的局域網組建過程中發揮了不可代替的作用。

1.2 機會網絡的特點分析

與傳統的MANET網絡相比，機會網絡具有以下幾個顯著的特點：

（1）機會網絡不需要完整的實體通信鏈路，這使得其與傳統網絡具有本質上的區別，難以使用相同的通信協議；

（2）數據傳輸的延遲較大并且具有較大的偶然性，機會網絡中節點的相遇是隨機的，因此與傳統的網絡相比整個數據傳輸過程更加難以控制；

（3）網路的適應性強，機會網絡的節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 機會網絡中常用的分布式存儲方案

數據的存儲是機會網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絡中的數據傳輸效率產生直接影響。分布式存儲具有數據存儲量大，數據傳輸效率高的優點，目前機會網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

即通過網絡內用戶之間的資源共享來實現資源的分散存儲，其既能滿足數據傳輸的需求，也能夠實現分散存儲的目的。

2.1.3 在線緩存技術

即通過互聯網將分散存儲在各地的數據資源進行整合，克服了本地存儲的限制。

2.2 分布式存儲系統的設計原則

為了更好的解決分布式存儲系統建設過程中所遇到的網絡延遲問題、數據的可靠性問題和設備的熱插拔問題，在建設機會網絡分布式存儲系統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時，保持性、分區容錯性和適用性是無法達成一致的，因此需要根據實際的需求做出取舍。

2.2.2 最終一致性原則

分布式存儲系統能夠實現與集中存儲相同的功能，目標節點接收到的數據能夠為源節點發送的數據保持一致。

3 機會網絡中分布式存儲的實現

3.1 存儲系統框架的構建

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

（1）根據各個設備的工作狀態對網絡中的各種設備進行區域劃分，以使區域內部節點之間的傳輸效率能夠得到有效的提高。此外還需要適當的設置具有高能量、存儲能力強和覆蓋范圍廣的靜態超級節點，以此來帶動周邊區域的數據交流。

（2）數據存儲機制的建立。機會網絡中只要當兩個節點進入了對方的作用范圍之內時，如何實現數據的互換和存儲也是系統框架構建時不容忽視的一項內容。

3.2 機會網絡分布式存儲系統的工作過程

機會網絡分布式存儲系統的工作流程如下：系統啟動后，首先需要進行一系列的初始化操作，然后在對網絡內各個區域內節點的狀態信息進行檢測，靜待數據收發事件的發生。如果能夠監測到EVENT_TYPE_DATAOBJECT_VERIFIED信號說明此時節點已經可以接收數據，接下來便可運用分布式存儲的方式對接收到的數據進行存儲。而當監測到EVENT_TYPE_DATAOBJECT_VERIFIED信號時，則說明節點此時接收到的是全新的數據，必須先要對節點的本地數據進行刪除，才能將新數據進行進一步的存儲，以此來實現節點數據的更新。

3.3 采用消息源感知的分區協作緩存方案

機會網絡中的節點既需要存儲自身的節點信息，還需為附近區域的節點提供數據存儲和轉發服務，為了保證能夠順利的實現數據的傳遞，在網絡建設的過程中一般均會設置優先存儲節點自身的信息。為了提高機會網絡分布式存儲的效率，可將節點存儲空間分為本地存儲和協作存儲兩大部分，在數據傳遞的過程中，根據信息的重要程度先傳遞本地存儲中的內容，只有當本地存儲的內容發送完畢之后再進行協作存儲內容的發送到對方節點的協助存儲空間上，因此既保證的數據傳遞的質量，也提高了數據傳遞的效率。

4 結語

分布式存儲機制可以有效的提高機會網絡的數據傳遞效率和質量，使得其能夠更好地滿足實際運用的需求，在更多傳統網絡難以發揮用處的環境下得以推廣使用。

參考文獻

[1]吳大鵬，張普寧，王汝言.帶有消息投遞概率估計的機會網絡自適應緩存管理策略[J].電子與信息學報，2014，36（02）：90-95.

[2]申健，夏靖波，付凱等.基于歷史相遇概率的容遲容斷網絡主動擁塞控制算法[J].計算機應用，2014，34（03）：44-48.

[3]吳大鵬，靳繼偉，呂翊等.節點相似度感知的社會化間斷連接無線網絡結構檢測機制[J].電子與信息學報，2013，35（01）：41-46.

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絡。

作者單位

中南大學軟件工程學院 廣西壯族自治區柳州市 545002