[发明专利]一种基于多属性最优化的海洋监测数据副本管理方法

摘要

本发明涉及一种基于多属性最优化的海洋监测数据副本管理方法，其步骤为：S1：输入海洋监测大数据；S2：创建海洋监测大数据副本；S3：选择放置节点的机架；S4：判断节点的存储空间；S5：建立节点属性评价矩阵，并对矩阵进行处理；S6：建立节点关键属性的加权矩阵，确定最优解和最劣解；S7：计算各节点到最优解的相对贴进度，选取贴近度最小的节点；S8：输出海洋监测大数据的副本布局方案。其优点在于，将数据高效的分别在云环境中，在保证数据可靠性的前提下保留尽可能少的副本，减少存储空间不必要的浪费；可以获取每个数据不断变化的访问热度；可以判断在副本动态模式下何时创建或删除副本；减少网络延迟，提高系统整体的稳定性。

主权项

1.一种基于多属性最优化的海洋监测数据副本管理方法，其特征在于，所述的副本管理方法的步骤为：S1：输入海洋监测大数据；S2：创建海洋监测大数据副本；S3：选择放置节点的机架；S4：判断节点的存储空间；S5：建立节点属性评价矩阵，并对矩阵进行处理；S6：建立节点关键属性的加权矩阵，确定最优解和最劣解；S7：计算各节点到最优解的相对贴进度，选取贴近度最小的节点；S8：输出海洋监测大数据的副本布局方案；其中，所述的步骤S5是用TOPSIS法建立节点属性评价矩阵，所述的步骤S6中的关键属性包括节点访问量、节点响应比、节点带宽；所述的步骤S2的工作流程为：S21：计算海洋监测大数据的数据热度；S22：计算海洋监测大数据的副本热度；S23：计算海洋监测大数据的副本个数；S24：海洋监测大数据副本创建；所述的步骤S21中的数据热度是数据在每周期内被访问频率的加权平均，用Data_h表示，其计算公式如(1)所示：α+β＝1Data_h₀＝0Data_h_i＝αData_h_i‑1+βf_i   (1)其中，Data_h₀表示数据最初被创建时的热度值，为了便于计算，将数据热度初值赋为0；Data_h₁表示某个数据在第i个周期结束时的热度值；f_i表示第i个周期内监视进程统计到的该数据的访问频率；α为第i‑1周期内的历史访问因子；β为第i个周期的访问因子；所述的步骤S22中的副本热度计算方法为假设云存储系统中该数据有g个副本，存储节点尽可能的将客户端的请求均分到每个副本上，则每一个副本的数据热度计算公式如(2)所示：DReplica_h_i＝Data_h_i/g           ＝(αData_h_i‑1+βf)/g  (2)所述的步骤S23中的计算副本个数包括计算副本最小值和副本最大值，其中，副本最小值是根据用户的可靠性要求进行计算，其计算公式如(3)所示：R≤(1‑C)(1‑L^a)  (3)其中R为用户对某数据的可靠性要求，a为副本最小值，L为存储节点的失效率，L也可以为单个副本的失效率，C为云环境中因各种不确定因素导致的环境失败率，(1‑C)(1‑L^a)为一个数据被成功访问的概率；副本最大值是根据系统运行的一致性开销进行计算，其计算公式如(4)所示：b≤W/(h×v)   (4)其中，b为副本最大值，h为更新的副本内容大小，v为用户更新副本的频率，W为单位时间内维护副本一致性所引发的流量；所述的步骤S24中的副本创建的具体流程为：S241：计算海洋监测大数据的副本热度；S242：判断副本热度值是否在减阈值δ₂与增阈值δ₁之间，若大于增阈值δ₁则进入步骤S243，若小于增阈值δ₁则进入步骤S245，若在减阈值δ₂与增阈值δ₁之间则进入步骤S247；S243：判断副本值是否大于副本最大值b，若大于副本最大值b则进入步骤S247，若小于副本最大值b则进入步骤S244；S244：增加一个副本，使副本个数加1，重复步骤S241‑S242；S245：判断副本值是否小于副本最小值a，若小于副本最小值a则进入步骤S247，若大于副本最小值a则进入步骤S246；S246：删除一个副本，使副本个数减1，重复步骤S241‑S242；S247：输出海洋监测大数据副本；所述的步骤S5的具体流程为，利用TOPSIS法建立属性评价矩阵，设有r个备选方案，每个备选方案有s个属性，hij表示第i个备选方案的第j个属性，建立属性评价矩阵H，对矩阵H进行归一化处理后得到矩阵G，如(5)所示：其中，所述的步骤S6的具体流程为：S61：选取关键属性，包括节点访问量、节点响应比、节点带宽；S62：建立加权矩阵WG，如(6)所示：其中，wij代表节点访问量、节点响应比和节点带宽3个关键属性在所有属性中所占的权重；s为每个备选方案的属性，i＝1,2,……,r，j＝1,2,…….,s；S63：确定属性评价矩阵的最优解G⁺和最劣解G^‑，最优解G⁺为每一列的最大值组成的集合，最劣解G^‑为每一列的最小值组成的集合，其计算公式分别如(7)、(8)所示：G⁺＝(g₁⁺，g₂⁺…g_s⁺)   (7)G^‑＝(g₁^‑，g₂^‑…g_s^‑)  (8)所述的步骤S7的具体流程为：S71：计算各节点到最优解和最劣解的距离，其计算公式如(9)、(10)所示：S72：计算各节点与最优解的相对贴进度，其计算公式如(11)所示，然后通过排序选取贴近度最小的节点，其中，U_i为第i节点与最优解的相对贴进度。