[发明专利]一种考虑节点可靠性的动态自适应安全云存储方法

摘要

本发明属于云存储安全领域，具体涉及一种考虑节点可靠性的动态自适应安全云存储方法。本发明包括：云存储系统利用预处理模块对上传至云上的文件进行预处理；云存储系统利用测评模块通过节点可靠性评估方法检测任意节点；数据存储模块接收由预处理模块传送来的数据块集等。本发明能够检测云存储节点出现故障的历史次数，根据检测结果为每个节点设定一个可靠性值，并根据该可靠性值动态地分配存储资源，在满足负载均衡的同时确保数据存储的安全性。对于可靠性值较低的节点进行副本存储，确保比单纯复制更低的冗余度，从而减小存储开销。

主权项

1.一种考虑节点可靠性的动态自适应安全云存储方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)云存储系统利用预处理模块对上传至云上的文件进行预处理，云存储系统在有限域内对存储文件进行线性划分，划分出N'个块数据块，N'为自然数，且大小相同；对N'块数据块进行网络编码，形成编码后的N块数据块，将编码后的N块数据块组成数据块集P，P＝{p₁,p₂,...,p_N}；预处理模块将数据块集P传送到数据存储模块，同时系统启动测评模块；(2)云存储系统利用测评模块通过节点可靠性评估方法检测任意节点i在k‑1个t时间段内出现故障包括数据存取错误、通信故障、数据紊乱丢失的历史次数，记为{m_i,1，m_i,2，...，m_i,k‑1}，0<i≤n,n为云存储系统的节点个数，其中k为预设的自然数，且k>1，t是事先定义的样本采集时间段，t>0，进而得到评估任意节点i的可靠性值α_i，0＜α_i≤1；(3)数据存储模块接收由预处理模块传送来的数据块集P，根据每个节点不同的可靠性，数据存储模块利用动态数据存储方法将数据块存储到不同的节点上，对于已经存储至节点上的数据块，利用数据块副本存储方法进行副本存储；所述的节点可靠性评估方法具体步骤如下：(2.1)根据云存储系统的状态，每经过t时间段，记录各个节点出现故障包括数据存取错误、通信故障、数据紊乱丢失的次数，并保存每次记录的结果；(2.2)随着记录结果的增加，当记录到第k个t时间段时，系统会自动舍弃最早的一次记录结果,即系统内只保留最新的k‑1次记录结果，设任意节点i的最新k‑1次记录结果分别为{m_i,1，m_i,2，...，m_i,k‑1}；(2.3)由于越近的记录结果越能体现节点当前的状态，所以根据任意节点i的最新k‑1次记录结果，系统设定相应的k‑1个系数分别为w₁,w₂,...,w_k‑1，其中k‑1个系数代表了k‑1个记录的权重值，0＜w₁＜w₂＜...＜w_k‑1；则任意节点i的平均故障次数为：云存储系统有n个节点,n个节点的平均故障次数为：(2.4)由于节点出现故障的次数越多，可靠性就越低，所以根据(2.3)中任意节点i的平均故障次数得出任意节点i的可靠性评估公式为：其中其中所述动态数据存储方法的具体描述如下：根据每个节点的可靠性值不同，分配的存储数据也会不同，设第i个节点分配的数据块数量为d_i，d_i为自然数，且d_i<N，i＝1,2，...，n，由此可得数据分配公式为：所述的数据块副本存储方法的具体描述如下：(3.1)云存储系统设定一个阈值β和参数γ，γ>0，0<β<1，对于可靠性值大于β(1+γ％)的节点，说明其发生故障次数较低，相对较安全，存储在其上的数据块，无需进行副本存储；(3.2)对于可靠性值处在[β(1‑γ％)，β(1+γ％)]之间的节点，设其间包含p个节点，其中p≥0，系统会对其可靠性由高到低进行排序，得到的排序结果为D₁，D₂，...，D_p，对经过排序的p个节点进行如下操作：(3.2.1)若p>1,以D₁为起点，将节点D₁上的数据块在节点D₂上进行副本存储，将节点D₂上的数据块在节点D₃上进行副本存储，以此类推，最后将节点D_p上的数据块在节点D₁上进行副本存储；(3.2.2)若p≤1，则不需要对该节点上的数据进行副本存储；(3.3)对于可靠性值小于β(1‑γ％)的节点，设其间包含q个节点，其中q≥0，说明其发生故障次数较高，系统会对其中节点的可靠性由高到低进行排序，得到的排序结果为d₁，d₂，...，d_q；对经过排序的q个节点进行如下操作：(3.3.1)若p≥q,则在p个节点中选择前q个节点即D₁，D₂，...D_q，按顺序将可靠性值小于β(1‑γ％)的q个节点即d₁，d₂，...，d_q上的数据块分别在D₁，D₂，...D_q上进行副本存储；(3.3.2)若p<q，将可靠性值小于β(1‑γ％)的p个节点上的数据块d₁，d₂，...，d_p在可靠性值处于[β(1‑γ％)，β(1+γ％)]之间的p个节点D₁，D₂，...，D_p上进行副本存储，其余可靠性值小于β(1‑γ％)的q‑p个节点即d_p+1，d_p+2，...，d_q中的数据块进行如下操作：(3.3.2.1)若q‑p>1，以d_p+1起点，将节点d_p+1上的数据块在节点d_p+2上进行副本存储，将节点d_p+2上的数据块在节点d_p+3上进行副本存储，以此类推，最后将节点d_q上的数据块在节点d_p+1上进行副本存储；(3.3.2.2)若q‑p≤1，则不需要对该节点上的数据块进行副本存储。