面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究

1、項目名稱：面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究首席科學家：馮丹 華中科技大學起止年限：2011.1至2015.8依托部門：教育部二、預期目標3.1 總體目標本項目的總體目標是針對異構(gòu)和并發(fā)服務的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲面臨的高效性、安全性、可靠性、低能耗等理論和實踐挑戰(zhàn)，圍繞面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的關(guān)鍵科學問題開展研究；研究面向服務的異構(gòu)融合存儲體系結(jié)構(gòu)和存儲服務支撐架構(gòu)，研究自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理和資源共享方法、存儲服務QoS和效用評價方法，并進行大規(guī)模的試驗和驗證，最終建立面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論與技術(shù)基礎(chǔ)；堅持自主創(chuàng)新，形成一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的國際標準和專利，逐步

2、建立適應未來存儲服務發(fā)展趨勢的存儲體系結(jié)構(gòu)和方法的理論體系，使我國進入本領(lǐng)域的前沿科學技術(shù)先進行列；為我國大規(guī)模存儲系統(tǒng)及其按需服務的技術(shù)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)理論支持，為未來國家信息化發(fā)展做出貢獻。3.2 五年預期目標本項目的五年預期目標如下。（1）研究面向復雜應用環(huán)境的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論和方法，力爭在面向服務的異構(gòu)融合存儲體系結(jié)構(gòu)的基本組成、工作原理和實現(xiàn)機制的總體研究上取得新突破。研究存儲服務支撐架構(gòu)，力爭在服務需求表達、服務自動適配、服務質(zhì)量保障機制和效用評價方面取得突破，形成泛在存儲按需服務的基本理論。（2）在面向復雜應用環(huán)境下的存儲系統(tǒng)高效性、安全性、可靠性和低能耗四個方面取得理論、方法

3、和關(guān)鍵技術(shù)的突破，并在實驗系統(tǒng)上進行驗證，獲得對實際具有指導價值的成果，形成能反映安全、節(jié)能等需求的高效能價格比的面向服務的異構(gòu)融合存儲系統(tǒng)。（3）積極參與國際合作和國際標準制定，爭取在存儲服務方面關(guān)于數(shù)據(jù)服務需求描述、資源對象化方面等成果成為存儲領(lǐng)域國際標準。（4）培養(yǎng)和建立一支學術(shù)水平高、創(chuàng)新能力強的學術(shù)研究隊伍，使我國在該領(lǐng)域的研究進入國際先進行列，為未來國家需求的大規(guī)模存儲系統(tǒng)組建和服務部署做出實質(zhì)性的貢獻。3.3 考核指標五年內(nèi)將提出以下幾項標志性成果作為考核的指標。（1）融合存儲體系結(jié)構(gòu)和服務架構(gòu)建立復雜應用環(huán)境下融合存儲體系結(jié)構(gòu)理論；建立需求表達與特征抽取模型，建立服務適配與按需

4、服務模型；建立網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取復雜性理論；提出一種大規(guī)模并發(fā)存儲服務的支撐架構(gòu)并建立服務評價模型；提出一類存儲智能化方法，包括大規(guī)模異構(gòu)存儲系統(tǒng)中多層面信息的發(fā)現(xiàn)、感知和融合，以及基于感知的存儲部件的自治、協(xié)作方法。設計并完成一種基于新型存儲器件（如Flash/PCRAM）且支持自治的存儲控制器，驗證相應的理論和方法；建立面向服務的高效智能化存儲體系。（2）海量數(shù)據(jù)組織與資源共享在海量數(shù)據(jù)組織方面，提出可適應復雜環(huán)境下不同應用的自組織、動態(tài)數(shù)據(jù)對象定義和描述方法；多層次多粒度的可信數(shù)據(jù)對象安全參考模型及驗證方法；提出異構(gòu)環(huán)境下的動態(tài)數(shù)據(jù)對象的自組織方法；實現(xiàn)自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)、查詢、檢索

5、、定位和加載的算法；起草統(tǒng)一的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理與訪問接口標準規(guī)范；在資源共享方面，實現(xiàn)按需服務的存儲虛擬化算法、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、存儲資源共享。（3）高效能存儲系統(tǒng)組建方法重點研究支持節(jié)能與安全的高效智能化存儲系統(tǒng)組件方法，以及大規(guī)模存儲系統(tǒng)性能優(yōu)化技術(shù)；提出數(shù)據(jù)高效、安全、可靠存儲的保障技術(shù)；建立能定量化評價存儲設備屬性、數(shù)據(jù)集特性和存儲服務質(zhì)量三方面的協(xié)同競爭評價模型。建立存儲系統(tǒng)能耗測試基準程序集；建立具有自調(diào)節(jié)特性的能耗調(diào)度機制。組建原型系統(tǒng)：支持多種異構(gòu)器件、設備和系統(tǒng)；統(tǒng)一管理，支持多應用多用戶，提供按需服務；針對典型負載優(yōu)化操作數(shù)/千焦的性能能耗比，能效指標達到：對于單個存儲節(jié)點，能

6、耗指標達到1.2MB/焦耳以上。（4）存儲服務關(guān)鍵支撐技術(shù)提出一種可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)。該文件系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)對象和存儲資源對象動態(tài)組織能力，支持對不同典型應用進行存儲服務優(yōu)化，支持存儲服務的資源共享、有效區(qū)隔以及存儲服務質(zhì)量保障。（5）混合云存儲服務研究云存儲服務，提出開放服務環(huán)境下的存儲安全、存儲服務質(zhì)量保障機制和方法。重點關(guān)注云存儲服務外延空間亟待解決的問題，提出面向云存儲服務質(zhì)量優(yōu)化的新的用戶協(xié)作機制，及協(xié)作有效性的評估方法。（6）面向數(shù)字城市的實時跨媒體信息存儲與公眾服務建立充分反映異構(gòu)融合和泛在服務理論與技術(shù)的原型系統(tǒng)，系統(tǒng)的規(guī)模為128個節(jié)點以上，最大聚合帶寬達到100

7、GB/s，融合多種異構(gòu)的存儲設備和存儲子系統(tǒng)，包括相變存儲、閃存等非易失存儲器件與傳統(tǒng)磁盤融合構(gòu)成的智能存儲節(jié)點等，實現(xiàn)高效能、低能耗，提供不同服務接口。在此原型系統(tǒng)上，通過應用示范“面向數(shù)字城市的實時跨媒體存儲與公眾服務系統(tǒng)”，集成和顯示項目的研究成果。針對數(shù)字城市系統(tǒng)的信息存儲與服務的需求，通過大型城市（如武漢市）規(guī)模的海量的多源異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的存儲和管理來實驗和驗證異構(gòu)融合存儲服務體系架構(gòu)；支持WEB、文本、高清圖片、流媒體、實時視頻等不同類型數(shù)據(jù)的融合存儲，支持大規(guī)模動態(tài)并發(fā)訪問的跨媒體信息共享和泛在服務，提升當前數(shù)字城市的服務能力，并為面向未來的智慧城市系統(tǒng)提供存儲服務技術(shù)支持。提出并

8、獲批準的1020項發(fā)明專利和20項軟件著作權(quán)，發(fā)表高質(zhì)量論文（國際檢索）100篇以上，專著12部，培養(yǎng)博士60名，提出國際標準（或協(xié)議）12份，提出可開發(fā)和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品、技術(shù)510種。三、研究方案本項目針對復雜應用環(huán)境下存儲按需服務的需求，研究支持異構(gòu)和并發(fā)服務的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲體系結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)。以建立“異構(gòu)融合存儲體系理論”為核心，改造現(xiàn)有的存儲體系，適應泛在的按需存儲服務需求。采用“服務適配模型”實現(xiàn)系統(tǒng)對復雜應用環(huán)境的適應。用建立的融合存儲理論、服務支撐架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)實施面向服務的高效能存儲系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)存儲規(guī)模龐大，系統(tǒng)異質(zhì)異構(gòu)，而且運行在復雜的應用環(huán)境中，并要支持異構(gòu)和并發(fā)的服務，研究

9、目標是高水平且很具挑戰(zhàn)性的。4.1 學術(shù)思路存儲系統(tǒng)發(fā)展至目前階段，其數(shù)據(jù)訪問模式仍然沿用著缺少交互、被動管控的主從模式，其內(nèi)部組織基本依賴于傳統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)。主從數(shù)據(jù)訪問模式靈活性不足，當應用需求發(fā)生變化時，存儲系統(tǒng)難以作出相應調(diào)整。分層體系結(jié)構(gòu)在一定程度上考慮到了構(gòu)成系統(tǒng)的多種資源特性，包括成本、速度、容量這三個要素，但多種新型存儲介質(zhì)的出現(xiàn)則帶來了更多未被這種體系涵蓋的內(nèi)容，比如數(shù)據(jù)易失性、可靠性、能耗等方面?；凇爱悩?gòu)存儲融合理論”不僅能夠?qū)崿F(xiàn)支持節(jié)能和安全的智能化存儲體系，為高效性、安全性、可靠性、低能耗研究奠定基礎(chǔ)，而且可以針對在異構(gòu)和并發(fā)服務中多樣化的存儲需求，更好地發(fā)揮多種存

10、儲介質(zhì)的優(yōu)勢，實現(xiàn)自適應服務適配及按需服務。研究自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理和資源共享方法，為提升存儲系統(tǒng)在復雜應用環(huán)境中的適應性提供支持，研究存儲服務QoS、效用評價方法、以及多目標優(yōu)化理論，為按需服務提供依據(jù)，從融合存儲和泛在服務兩個層面展開研究。按照這個思路，可以在存儲系統(tǒng)的層面上配合存儲介質(zhì)上的進展，以新的異構(gòu)存儲融合體系豐富傳統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)，針對存儲服務化趨勢，用“服務支撐架構(gòu)”滿足國家對大規(guī)模存儲系統(tǒng)及服務的需求。我們將按照上述學術(shù)思路，解決面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論與技術(shù)問題。4.2 技術(shù)途徑本著追求原理上創(chuàng)新和方法上創(chuàng)新的原則，進行存儲理論和核心技術(shù)的研究。跟蹤國際新動向

11、，實現(xiàn)跟蹤、消化、再創(chuàng)新。用理論研究指導實踐工作，以實踐結(jié)果進一步檢驗、修正和豐富理論。圍繞面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵科學問題進行研究，重點突破核心技術(shù)，在核心技術(shù)研究的基礎(chǔ)上提高存儲智能性和構(gòu)建面向服務的異構(gòu)融合存儲系統(tǒng)，并用“數(shù)字城市”系統(tǒng)作為應用示范，驗證其正確性和有效性。實施過程中從理論、核心技術(shù)、和示范應用系統(tǒng)三個層面進行創(chuàng)新。（1）系統(tǒng)的理論研究。本項目以復雜應用環(huán)境下支持異構(gòu)和并發(fā)服務的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲面臨的高效性、安全性、可靠性、低能耗等需求為出發(fā)點，充分考慮現(xiàn)有存儲系統(tǒng)種類繁多的現(xiàn)況，研究異構(gòu)融合存儲系統(tǒng)理論，研究存儲服務架構(gòu)、QoS和效用評價方法；研究高效能存儲

12、系統(tǒng)構(gòu)建方法；研究自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理和資源共享方法；研究混合云存儲模式及云存儲外延服務，為解決面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。（2）構(gòu)造存儲感知和提供定制服務的核心技術(shù)研究。其一是研究存儲感知的途徑和方法、存儲感知的內(nèi)容以及基于感知的存儲智能化方法等。其二是結(jié)合存儲服務質(zhì)量保證，建立對存儲數(shù)據(jù)和存儲空間統(tǒng)一評價的代價模型指導存儲資源分配，建立存儲安全代價模型指導存儲安全部署，研究規(guī)則管理方法，在上述基礎(chǔ)上提供定制服務。研究自適應存儲優(yōu)化策略融合和優(yōu)化調(diào)度。系統(tǒng)能夠具有多種存儲優(yōu)化機制，可以根據(jù)當前的需要改變正在執(zhí)行的優(yōu)化策略。系統(tǒng)的優(yōu)化策略和數(shù)據(jù)集熱點的變化都會導致數(shù)據(jù)的重新

13、布局，在全局實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)度。關(guān)注數(shù)據(jù)重新布局本身和優(yōu)化重新布局的觸發(fā)機制、目的位置的選擇等一系列問題。（3）研究用戶需求提取、表達、傳遞和自適應的服務適配方法。借鑒SNIA云數(shù)據(jù)管理接口標準中關(guān)于元數(shù)據(jù)的描述機制，擴展服務質(zhì)量需求、應用需求方面的形式化、規(guī)范化描述，如訪問帶寬、響應時間、應用程序上下文環(huán)境等，建立描述接口；在存儲感知的技術(shù)支持下，根據(jù)典型應用的數(shù)據(jù)訪問行為規(guī)律，研究自動化的應用需求分析和提取方法，并適應用戶需求動態(tài)變化的特點；在我們前一期973項目中提出的基于主動服務的存儲對象基礎(chǔ)上，進一步豐富對象的屬性和方法，用作載體傳遞用戶需求；最后，建立多目標優(yōu)化理論，研究服務需求與存

14、儲資源的自適應適配方法，實現(xiàn)按需服務。（4）研究高效能存儲系統(tǒng)組建方法。結(jié)合動態(tài)數(shù)據(jù)組合管理和多級異構(gòu)存儲融合機制，通過提取異構(gòu)服務需求和負載特征，綜合大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲高效性、安全性、可靠性、低能耗等全局多目標，以應用服務質(zhì)量為導向，通過數(shù)據(jù)在存儲系統(tǒng)內(nèi)的自組織高效分布和重組，建立面向服務且支持節(jié)能和安全的高效智能化存儲體系。研究協(xié)同競爭評價模型和實現(xiàn)機制。建立協(xié)同競爭評價模型，對存儲系統(tǒng)協(xié)同競爭機制的理論體系、建模方法和具體應用等方面進行系統(tǒng)深入的研究，深入挖掘協(xié)同競爭機制。研究協(xié)同競爭存儲系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，提出協(xié)同競爭評價模型的體系架構(gòu)和仿真模型，建立了資源分配體系；同時，根據(jù)評價體系中所檢測

15、的屬性指標進行分析，形成一個高可維護性的、高可用的、高性能的協(xié)同存儲系統(tǒng)。（5）研究解決異構(gòu)和并發(fā)服務的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲面臨的高效性、安全性、可靠性、低能耗問題的存儲核心技術(shù)。從數(shù)據(jù)存取過程安全和數(shù)據(jù)高可靠性兩個方面研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)的安全性機制。從存儲安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層面結(jié)合考慮安全策略和存儲機制，研究安全存儲訪問的原理及其關(guān)鍵支撐技術(shù)，確定數(shù)據(jù)存取通道的安全控制點；研究數(shù)據(jù)訪問安全認證機制（如憑證標識機制），確定安全訪問策略，設計相應的安全存儲訪問協(xié)議。研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的高效可靠保證。建立全局的可靠性模型，并分析各種可靠性策略；在設備、子系統(tǒng)和全局系統(tǒng)多個層面平衡考慮性能、能耗等目標和

16、數(shù)據(jù)冗余之間的關(guān)系。研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。針對部件、結(jié)點和系統(tǒng)建立相應的負載能耗模型；設計實時、高效、無干擾的測試方法和實現(xiàn)系統(tǒng)；開發(fā)針對大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的能耗仿真系統(tǒng)；建立具有自調(diào)節(jié)機制的能耗調(diào)度機制；設計面向大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計方案和評價機制。實現(xiàn)多能級、可調(diào)節(jié)的低功耗存儲系統(tǒng)原型。（6）在理論和核心技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，建立一個實驗和驗證平臺。為了對理論研究成果進行實驗和驗證，本項目結(jié)合“數(shù)字城市”的實際應用需求特點，構(gòu)建自適應應用環(huán)境的存儲服務系統(tǒng)，驗證智能存儲系統(tǒng)的性能和不同應用環(huán)境的適用性。同時研究“數(shù)字城市”系統(tǒng)中面向數(shù)字城市的多源空間數(shù)據(jù)存儲與管理技術(shù)、面向

17、數(shù)字城市的實時動態(tài)信息存儲與內(nèi)容管理技術(shù)、時間框架的時態(tài)表示模型，建立四維的數(shù)字存儲技術(shù)，為“數(shù)字城市”系統(tǒng)提供高效的海量數(shù)據(jù)存儲和管理方法。本項目將實現(xiàn)三個層次的創(chuàng)新：面向復雜應用環(huán)境的異構(gòu)融合存儲體系和服務架構(gòu)基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新；一系列圍繞解決關(guān)鍵科學問題的理論、方法、技術(shù)、機制和策略的創(chuàng)新；一個創(chuàng)新的面向服務且支持節(jié)能和安全的智能化存儲體系及支持云存儲等存儲服務的系統(tǒng)實驗平臺。4.3 主要創(chuàng)新處和特色在面向服務的異構(gòu)融合存儲體系及其高效性、安全性、可靠性、低能耗的理論創(chuàng)新基礎(chǔ)上，圍繞復雜應用環(huán)境下的異構(gòu)和并發(fā)服務的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和核心技術(shù)進行研究，本項目的主要創(chuàng)新處是：l 一種新的存儲體系結(jié)構(gòu)

18、“異構(gòu)融合存儲體系”。針對大規(guī)模存儲異質(zhì)異構(gòu)的現(xiàn)狀和按需服務的需求，提出將不同層次、不同類型的器件、設備、子系統(tǒng)、區(qū)域進行融合的方法，形成自治單元，多單元協(xié)作組建大規(guī)模存儲系統(tǒng)，形成最佳的體系結(jié)構(gòu)，支持按需服務。l 一類基于“市場”機制調(diào)控的高效能存儲系統(tǒng)的組建原理與方法。l 一種可適應復雜環(huán)境下不同應用的自組織、動態(tài)數(shù)據(jù)對象定義和描述方法。l 一種面向泛在服務的自適應服務適配模型在存儲感知和服務感知的前提下，自動提取、表達和傳遞服務需求，建立存儲資源統(tǒng)一評價模型，在多目標優(yōu)化分析輔助決策下，進行自適應服務匹配，實現(xiàn)泛在服務。l 一種按需服務的智能存儲分級虛擬化技術(shù)通過虛擬化實現(xiàn)不同級別的存儲

19、服務。l 一種存儲服務的有效區(qū)隔和存儲QoS保障的原理及方法應用行為分析方法，判斷所需的典型存儲服務。4.4項目組織方式本項目將在國家科技部和依托部門的領(lǐng)導下進行。項目執(zhí)行過程中將嚴格貫徹相關(guān)的973項目管理條例。為了保證項目的順利實施，成立項目學術(shù)顧問組、項目專家組、技術(shù)組和管理組。學術(shù)顧問組邀請國內(nèi)知名專家組成，把握學術(shù)前沿，界定研究邊界，指導項目的研究工作。項目專家組由主要課題負責人和若干項目外專家構(gòu)成，負責項目總體規(guī)劃和決策；協(xié)調(diào)各課題組的工作；組織課題組間的學術(shù)交流；檢查課題組工作進度；根據(jù)實際情況進行項目調(diào)整等。技術(shù)組由所有課題負責人和若干學術(shù)骨干構(gòu)成，負責各課題組間的技術(shù)協(xié)調(diào)工作

20、，制定項目組內(nèi)部的技術(shù)規(guī)范。管理組由各課題組的學術(shù)秘書構(gòu)成，負責進度管理、文檔資料管理及項目日常事務管理。項目實施中嚴格貫徹“三個意識”的指導思想和“三個統(tǒng)一”的基本要求。“三個意識”是：創(chuàng)新意識、全局意識和質(zhì)量意識；“三個統(tǒng)一”是：統(tǒng)一的項目目標、統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和統(tǒng)一的組織形式。 項目組的主要交流活動包括：l 每年舉辦一次全項目組范圍的學術(shù)交流研討會；l 項目專家組會議每年2次，其中一次結(jié)合項目組學術(shù)會議舉行；l 每三月舉行一次課題負責人參與的課題協(xié)調(diào)會；l 每年結(jié)合項目組學術(shù)會議向咨詢組和顧問組進行正式工作匯報，同時不定期通過各種形式向?qū)＜医M和顧問組匯報工作。4.5 課題設置本項目設置六個

21、課題，對研究內(nèi)容進行合理分工，由組織能力強和有責任心的專家率領(lǐng)一支業(yè)務能力強、富有朝氣和拼搏精神的研究隊伍進行科學研究和技術(shù)攻關(guān)。有效的組織和協(xié)調(diào)是取得實質(zhì)性進展的關(guān)鍵。在核心技術(shù)研究的同時啟動應用示范系統(tǒng)的研究，并從應用中提取需求和發(fā)現(xiàn)問題，指導研究工作。課題一、融合存儲體系結(jié)構(gòu)與服務架構(gòu)研究研究目標圍繞按需服務的大規(guī)模存儲系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)性問題，研究面向服務的異構(gòu)融合存儲體系結(jié)構(gòu)理論、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取復雜性理論、訪問特征獲取和服務需求表達；研究存儲服務架構(gòu)與服務評價模型、服務適配模型、存儲按需服務機制；在融合存儲體系框架下，研究大規(guī)模異構(gòu)存儲系統(tǒng)中多層面信息發(fā)現(xiàn)、感知和融合的存儲智能化方法；研究

22、基于感知的存儲實體自治協(xié)作的方法。研究內(nèi)容1異構(gòu)融合存儲體系結(jié)構(gòu)研究。新型存儲器件的推出，進一步加劇了現(xiàn)有存儲系統(tǒng)的異質(zhì)異構(gòu)特性，存儲結(jié)構(gòu)需要變化以適應其服務化的發(fā)展趨勢。研究將新型存儲器件納入系統(tǒng)的異構(gòu)融合存儲體系結(jié)構(gòu)及構(gòu)建方法，包括節(jié)點內(nèi)器件與設備的融合，節(jié)點間的協(xié)作與融合，以及系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)與設備的融合，即將合適的數(shù)據(jù)在合適的時間存放在合適的存儲設備上，使得系統(tǒng)上的存儲服務最佳。結(jié)合大容量、低價格、高性能等新型存儲介質(zhì)的技術(shù)特征，在對象存儲的基礎(chǔ)上，通過擴展對象的屬性，研究異構(gòu)融合存儲的數(shù)據(jù)對象和資源對象統(tǒng)一評價模型，研究新型非易失性存儲介質(zhì)和磁盤等多種存儲設備結(jié)合的高性能、高安全、高可靠性

23、和低能耗的大規(guī)模存儲系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，滿足復雜多應用環(huán)境下存儲按需服務的需求。2網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取特征抽取和服務需求表達。網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴展，數(shù)據(jù)請求種類繁多，操作層次繁瑣，網(wǎng)絡及其設備異質(zhì)異構(gòu)等導致了數(shù)據(jù)存取的復雜性。從存儲系統(tǒng)看，其外在復雜性體現(xiàn)在用戶需求的多樣性和應用環(huán)境的復雜性，內(nèi)在復雜性體現(xiàn)在網(wǎng)絡拓撲的復雜性和異構(gòu)設備的復雜性。由于網(wǎng)絡傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)訪問協(xié)議產(chǎn)生的非線性作用，不同應用要求不同的服務質(zhì)量，而網(wǎng)絡設備、協(xié)議的多層次架構(gòu)呈現(xiàn)的多樣化使存儲系統(tǒng)不可能用一種數(shù)據(jù)處理模型來求解任意一個最佳服務問題，從而使得網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取更加復雜。在異構(gòu)和并發(fā)的應用環(huán)境下，用戶的服務需求必然也是復雜多樣的。為支

24、持自適應的服務適配模型和面向泛在服務的按需服務機制，必須研究能自動地準確地形式化表達用戶需求的方法，研究將用戶需求轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能理解和支持的性能技術(shù)指標。3服務架構(gòu)與服務評價模型。為提供高效的存儲服務，首先應當建立面向大規(guī)模、復雜、多樣的應用環(huán)境的存儲服務分層和支撐架構(gòu)。結(jié)合基數(shù)效用論和序數(shù)效用論，研究和實踐兩種理論在存儲服務中的實現(xiàn)方法，針對異構(gòu)和并發(fā)服務的大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲具有的不同類型特征維度，綜合運用邊際效用分析法和無差異曲線分析法，得出可以刻畫復雜應用環(huán)境中存儲服務的效用評價方法。4基于感知的存儲智能化方法。存儲感知方法及感知體系的建立是基于存儲感知的大規(guī)模網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)。在異

25、構(gòu)和并發(fā)存儲服務環(huán)境中，如果存儲系統(tǒng)本身不能感知上層應用的服務質(zhì)量需求和訪問模式，不能感知低層網(wǎng)絡環(huán)境的拓撲結(jié)構(gòu)和存儲設備的物理特性，存儲系統(tǒng)無法達到最優(yōu)化系統(tǒng)性能的目的?；诟兄拇鎯χ悄芑椒ㄖ饕芯看鎯Ω兄耐緩胶头椒ā⒋鎯Ω兄膬?nèi)容以及基于感知的存儲智能化方法等。5異構(gòu)融合存儲系統(tǒng)的自治與協(xié)作方法。為了增強面向服務的存儲系統(tǒng)自我管理和進行決策的能力，提高存儲系統(tǒng)的主動服務能力，需要研究存儲系統(tǒng)的自治方法，并設計存儲控制器進行驗證。在研究存儲系統(tǒng)自治的同時，也必須考慮系統(tǒng)內(nèi)的協(xié)作，充分發(fā)揮存儲設備和器件的最大利用效率。承擔單位：華中科技大學、中國人民解放軍通信指揮學院課題負責人：馮丹主要

26、學術(shù)骨干：曾令仿、田磊、王芳、江泓、賈連興 經(jīng)費比例：26%課題二、海量數(shù)據(jù)組織與資源共享的方法研究研究目標復雜應用環(huán)境下數(shù)據(jù)種類繁多，格式復雜，需求多樣，因此使“合適的數(shù)據(jù)放在合適的設備”對異構(gòu)大規(guī)模存儲系統(tǒng)來說是一個巨大的挑戰(zhàn)。研究數(shù)據(jù)對象和資源對象的動態(tài)組織和管理，數(shù)據(jù)對象定位和獲取方法及資源共享方法，研究按需服務的數(shù)據(jù)遷移技術(shù)，以提高各種存儲資源的利用效率。研究內(nèi)容1數(shù)據(jù)對象和資源對象的動態(tài)組織、管理原理和方法。要研究支持數(shù)據(jù)對象管理和訪問的架構(gòu)，以統(tǒng)一的接口來支持數(shù)據(jù)對象的管理和操作，包括創(chuàng)建/抽取、查詢、獲取、更新、刪除等，并能支持智能的數(shù)據(jù)對象動態(tài)分布、遷移、及分發(fā)，以及分布式的

27、多版本數(shù)據(jù)格式和訪問協(xié)議兼容，使得適合的數(shù)據(jù)以合適的形態(tài)在適合時刻放置在適合的層次和介質(zhì)上，以及從適合的層次和介質(zhì)上通過合適的訪問方式獲取合適形態(tài)的數(shù)據(jù)，提高存儲服務的效用；研究各種異構(gòu)資源的高效統(tǒng)一管理方法；設計完成一個自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)、查詢、檢索、定位和加載的服務模塊。2復雜應用環(huán)境中動態(tài)、大容量的數(shù)據(jù)遷移研究。研究可適應復雜環(huán)境下不同應用的數(shù)據(jù)對象描述方法，該方法首先要可擴展、易用，其次需要支持存儲層兼容、服務層兼容，并支持現(xiàn)有應用對傳統(tǒng)存儲訪問的接口；研究靈活輕載的系統(tǒng)性能監(jiān)控實現(xiàn)方式、性能監(jiān)控模型、性能預測模型、數(shù)據(jù)遷移代價模型，以及結(jié)合用戶需求和系統(tǒng)負載研發(fā)大容量數(shù)據(jù)遷

28、移的實施時機、方式預測和決策方法或算法，以靈活高效地在復雜環(huán)境中進行自組織或半自組織的動態(tài)、大容量的數(shù)據(jù)遷移和復制。3面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)對象定位及獲取方法研究。在復雜應用環(huán)境下，一個數(shù)據(jù)對象包含多層次、多類型、多結(jié)構(gòu)、分布、動態(tài)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。這些內(nèi)容可能以不同的形態(tài)和版本存在于不同的存儲環(huán)境中。研究有效、快速、準確的內(nèi)容抽取方法以及根據(jù)用戶需求將抽取的內(nèi)容打包成滿足特定性能、格式、形式的分發(fā)數(shù)據(jù)包的方法；研究數(shù)據(jù)對象多層次索引方法、數(shù)據(jù)對象模型、按需的媒體數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法、唯一標識符規(guī)范及對應資源對象的優(yōu)化選擇方法、數(shù)據(jù)對象的一致性和安全性驗證方法。4面向復雜應用環(huán)境下的資源共享方法。研究以

29、存儲服務為中心的資源調(diào)度模型，研究資源多約束分配決策方法；研究如何在數(shù)據(jù)對象的基礎(chǔ)上進行分布調(diào)度的資源管理，以及如何在自組織的數(shù)據(jù)對象管理基礎(chǔ)上實現(xiàn)資源的共享；研究可信數(shù)據(jù)對象如何與存儲層和服務層結(jié)合，以支持多層次多粒度的數(shù)據(jù)加密、訪問控制、入侵檢測等方法，使系統(tǒng)具有高安全性，包括訪問控制元數(shù)據(jù)的支持、數(shù)據(jù)對象級安全的研究。5. 研究數(shù)據(jù)對象的框架和描述方法。擴充現(xiàn)有的數(shù)據(jù)對象和存儲資源描述方法，從多個方面描述數(shù)據(jù)的內(nèi)稟（關(guān)鍵字、數(shù)據(jù)編碼格式等）、應用需求（性能、可用性、安全性、持久性等）和資源特性（位置、訪問方式、服務能力等），以支持智能分級的虛擬化、及存儲服務的評價；研究可適應復雜環(huán)境下不

30、同應用可擴展的數(shù)據(jù)對象描述方法；需要支持存儲層兼容、服務層兼容；并支持現(xiàn)有應用對傳統(tǒng)存儲訪問的接口。承擔單位：清華大學課題負責人：邢春曉主要學術(shù)骨干：周立柱、張勇、李超、王青經(jīng)費比例: 13%課題三、高效能存儲系統(tǒng)組建方法研究研究目標結(jié)合動態(tài)數(shù)據(jù)組合管理和多級異構(gòu)存儲融合機制，通過提取異構(gòu)服務需求和負載特征，綜合大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲高效性、安全性、可靠性、低能耗等全局多目標，以應用服務質(zhì)量為導向，通過數(shù)據(jù)在存儲系統(tǒng)內(nèi)的自組織高效分布和重組，建立面向服務且支持節(jié)能和安全的高效智能化存儲系統(tǒng)。研究內(nèi)容1基于“市場”機制的協(xié)同競爭評價模型和實現(xiàn)機制研究?？紤]到傳統(tǒng)的全局集中分配機制根據(jù)少量靜態(tài)目標參數(shù)（優(yōu)

31、先級、負載平衡和空間占用率等）進行分配，很難適應大規(guī)模多維度動態(tài)資源調(diào)度方式。引入所謂“資源市場”機制實現(xiàn)資源在全局的動態(tài)調(diào)度。每個任務根據(jù)其產(chǎn)出的應用重要性確定其輸出“價格”，然后以合適“價格”從系統(tǒng)中配置相應資源，一個競爭激烈的資源具有更高的價格。通過對基于市場價格機制的協(xié)同競爭的體系、原理及其實現(xiàn)機制研究，提出協(xié)同競爭評價模型的體系架構(gòu)和仿真模型，通過對數(shù)據(jù)集特性、設備的性能屬性和服務要求三方面進行評估，建立了資源分配體系；同時，根據(jù)評價體系中所檢測的屬性指標進行分析，以實現(xiàn)對存儲設備損壞、數(shù)據(jù)丟失風險的感知和預警的模式識別，形成一個高可維護性的、高可用的、高性能的協(xié)同存儲系統(tǒng)。2自適應

32、存儲優(yōu)化策略融合和優(yōu)化調(diào)度。當前存在多種存儲優(yōu)化策略，一種策略的優(yōu)點可能在特定情況下反而導致系統(tǒng)性能的下降；或者特定目標的優(yōu)化策略導致另一方面的性能下降，例如可用性的提高，有可能導致性能的下降。因此系統(tǒng)能夠具有多種存儲優(yōu)化機制，但可以根據(jù)當前的需要改變正在執(zhí)行的優(yōu)化策略。系統(tǒng)的優(yōu)化策略和數(shù)據(jù)集熱點的變化都會導致數(shù)據(jù)的重新布局，因此在全局實現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)度是必不可少的。優(yōu)化調(diào)度不僅關(guān)注數(shù)據(jù)重新布局本身，而且必須優(yōu)化重新布局的觸發(fā)機制、目的位置的選擇和遷移機制等一系列問題。3大規(guī)模存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性機制。從存儲安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層面結(jié)合考慮安全策略和存儲機制，研究安全存儲訪問的原理及其關(guān)鍵支撐技術(shù)，包括

33、分析現(xiàn)有網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的訪問技術(shù)，確定數(shù)據(jù)存取通道的安全控制點；研究數(shù)據(jù)訪問安全認證機制（如權(quán)能標識機制），確定安全訪問策略，設計相應的安全存儲訪問協(xié)議。4. 研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的高效可靠保證。搜集和分析現(xiàn)有各種不同設備的可靠性規(guī)律，通過理論和仿真研究存儲子系統(tǒng)和整體系統(tǒng)的可用性，并研究和建立各種可靠性策略；在設備、子系統(tǒng)和全局系統(tǒng)三個層面平衡考慮性能、能耗等目標和數(shù)據(jù)冗余之間的關(guān)系。建立多級監(jiān)控-發(fā)現(xiàn)-調(diào)整機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動重分布，從而保證系統(tǒng)整體高可用性。5大規(guī)模存儲系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。針對部件、節(jié)點和系統(tǒng)建立相應的負載能耗模型；設計實時、高效、無干擾的測試方法和實現(xiàn)系統(tǒng)；開發(fā)針對大規(guī)模數(shù)據(jù)存

34、儲系統(tǒng)的能耗仿真系統(tǒng)；建立具有自調(diào)節(jié)機制的能耗調(diào)度機制；設計面向大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計方案和評價機制。實現(xiàn)多能級、可調(diào)節(jié)的低功耗存儲系統(tǒng)原型。承擔單位：華中科技大學課題負責人：謝長生主要學術(shù)骨干：曹強、黃建忠、萬繼光、楊慶經(jīng)費比例: 13%課題四、存儲服務關(guān)鍵支撐技術(shù)研究研究目標以數(shù)據(jù)資源和存儲服務資源動態(tài)組織和管理為核心，研究適合于復雜應用環(huán)境下高效提供多類型存儲服務的關(guān)鍵支撐技術(shù)及系統(tǒng)方法。研究內(nèi)容1.存儲服務支撐架構(gòu)。研究存儲服務以及應用數(shù)據(jù)訪問需求的定義、類型劃分以及相互之間的關(guān)系。研究可堆疊的組件化的存儲服務架構(gòu)，通過不同存儲服務組件解決不同的存儲問題，存儲服務組件可選

35、擇性堆疊，以靈活滿足復雜多變的應用需求。進行存儲服務的效用評價研究，指導服務組件優(yōu)化。研究同時支撐多種類型應用服務的存儲架構(gòu)。2.存儲服務的有效區(qū)隔和存儲QoS保障的原理及方法。研究應用行為分析方法，判斷所需的典型存儲服務，使得宏觀上不同服務之間能夠有效隔離，微觀上應用能夠獲得存儲QoS保障。3. 數(shù)據(jù)資源和存儲服務資源動態(tài)組織和管理。研究資源對象的動態(tài)配置和調(diào)度，動態(tài)數(shù)據(jù)對象的抽取，使能數(shù)據(jù)和資源的細粒度調(diào)配；研究數(shù)據(jù)對象的動態(tài)分布技術(shù)，使得適合的數(shù)據(jù)在適合時刻放置在適合的層次和介質(zhì)上，提高存儲服務的效用；研究各種異構(gòu)資源的高效統(tǒng)一管理方法。通過數(shù)據(jù)資源和存儲服務的動態(tài)組織和統(tǒng)一管理，有效支

36、撐大規(guī)模公眾應用的數(shù)據(jù)訪問需求。4.面向多種典型應用進行存儲服務優(yōu)化的文件系統(tǒng)。研究在公共文件服務基礎(chǔ)上的可疊加的文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得針對不同典型應用，可疊加不同的文件系統(tǒng)特征模塊；針對數(shù)字媒體等開放環(huán)境的典型應用，還將研究可疊加文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的服務效能優(yōu)化技術(shù)和方法。有效滿足示范應用系統(tǒng)需要同時支撐多種類型存儲服務的要求。承擔單位：中國科學院計算技術(shù)研究所課題負責人：許魯主要學術(shù)骨干：卜慶忠、劉振軍、沈玉良經(jīng)費比例：13%課題五、云存儲服務和保障機制研究研究目標以保障云存儲服務的安全可靠為宗旨，重點研究在復雜的網(wǎng)絡環(huán)境下用戶協(xié)作的外延服務保障機制及其相關(guān)的理論和方法；研究旨在提高云存儲服務的可用

37、性和可靠性的混合型云存儲新型構(gòu)架；研究保障云存儲服務的安全策略，從而達到經(jīng)濟、高效、靈活、方便地使用云存儲服務的目的。研究內(nèi)容1. 云存儲服務架構(gòu)。研究一種將數(shù)據(jù)中心與用戶協(xié)作云相結(jié)合的新型云存儲構(gòu)架；研究在這個構(gòu)架下基于用戶時空屬性的數(shù)據(jù)分發(fā)和和資源調(diào)度策略；研究云存儲層次結(jié)構(gòu)，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)為上層不同類型的云存儲服務提供靈活的數(shù)據(jù)視圖。2. 基于協(xié)作的云存儲外延服務保障機制。研究一種“以用戶服務用戶”的理論和協(xié)作模型，使協(xié)作機制能在副本維護、數(shù)據(jù)傳輸、資源調(diào)度等方面發(fā)揮作用，通過用戶之間的相互協(xié)作，消除單一用戶的性能瓶頸。其中的理論問題包括用戶協(xié)作有效性評價；云存儲外延服務的質(zhì)量保

38、障的屬性描述和定義；用戶的行為特征與協(xié)作有效性之間關(guān)系的量化標準；協(xié)作模式與服務質(zhì)量的關(guān)系模型；云存儲服務的類型及其優(yōu)化目標和決策變量的設置。3. 云存儲安全策略。針對云存儲的要求，結(jié)合基于身份屬性的分布式存儲安全方法，采用基于身份的密碼技術(shù)解決大規(guī)模用戶的標識和認證問題，將用戶身份管理和訪問控制相結(jié)合，通過減少大規(guī)模存儲系統(tǒng)訪問控制冗余和安全漏洞提高云存儲服務的安全性、易管理性并降低訪問控制開銷。4. 云存儲數(shù)據(jù)副本機制。采用副本技術(shù)解決云存儲數(shù)據(jù)的可用性和可靠性問題，解決如何根據(jù)屬性產(chǎn)生副本和放置副本的問題，研究旨在屏蔽用戶臨時失效對系統(tǒng)可用性的影響的數(shù)據(jù)遷移和副本維護機制。承擔單位：北京

39、大學、華中科技大學課題負責人：代亞非主要學術(shù)骨干：周可、楊智、雷凱、彭波經(jīng)費比例: 22%課題六、面向數(shù)字城市的實時跨媒體信息存儲與公眾服務研究目標針對數(shù)字城市復雜應用給數(shù)據(jù)存儲帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)，在項目課題研究發(fā)展的異構(gòu)融合存儲體系和泛在服務支撐架構(gòu)、自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理和資源共享方法基礎(chǔ)上，重點提升實時跨媒體信息存儲和公眾服務能力，驗證理論與方法的有效性。研究內(nèi)容1構(gòu)建反映異構(gòu)融合和泛在服務理論與技術(shù)的原型系統(tǒng)。融合多種異構(gòu)的存儲設備和存儲子系統(tǒng)，包括相變存儲、閃存等非易失存儲器件與傳統(tǒng)磁盤融合構(gòu)成的智能存儲節(jié)點等，實現(xiàn)高效能、低能耗，提供不同服務接口。實現(xiàn)異構(gòu)部件的有機組合，利用不同層次

40、、不同類型、不同種類的異構(gòu)部件的組織和融合方法，為數(shù)字城市系統(tǒng)的信息存儲與服務提供可供實驗的大規(guī)模異構(gòu)的存儲資源。2. 面向數(shù)字城市的多源空間數(shù)據(jù)存儲與管理。針對建立以DEM（數(shù)字高程模型Digital Elevation Model）和GIS（地理信息系統(tǒng)Geographic Information System）為基礎(chǔ)的虛實結(jié)合的數(shù)字城市三維仿真環(huán)境的需要，遵循OGC（Open Geospatial Consortium）開放地理信息聯(lián)盟組織提出的要素模型規(guī)范，對多分辨率多時相遙感影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)等城市空間數(shù)據(jù)進行集成化表示與組織，融合城市二維矢量地圖、遙感影像和三維地形表面模型

41、數(shù)據(jù)構(gòu)成城市三維數(shù)據(jù)環(huán)境。研究基于異構(gòu)融合存儲體系和服務架構(gòu)進行數(shù)字城市存儲系統(tǒng)構(gòu)建的方法，提高數(shù)據(jù)存儲的負載能力和并發(fā)能力；采用自組織的動態(tài)對象管理和資源共享方法，提高數(shù)據(jù)存儲面對密集訪問、計算、服務時的適應能力和性能；實現(xiàn)統(tǒng)一的基于三維動態(tài)地理框架的高效數(shù)據(jù)集成管理應用平臺。重點考察存儲系統(tǒng)對數(shù)字城市多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)高效存儲與集成管理能力。3面向數(shù)字城市的實時動態(tài)信息存儲與內(nèi)容管理?；谀壳皵?shù)字城市數(shù)據(jù)信息的內(nèi)涵仍僅限于靜態(tài)或時態(tài)空間實體的表示，而動態(tài)的時空信息如環(huán)境、交通等還未充分考慮的現(xiàn)狀，針對數(shù)字城市的應用發(fā)展如環(huán)境監(jiān)測和大眾服務的需要，研究數(shù)字存儲系統(tǒng)實現(xiàn)實時動態(tài)數(shù)據(jù)存儲的方法。研

42、究基于三維地理空間框架的時態(tài)表示模型，建立四維的數(shù)字存儲環(huán)境，支持基于廣域分布的傳感器數(shù)據(jù)的動態(tài)存儲與管理，研究多源動態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容描述和內(nèi)容組織方法，以支持對整個城市空間環(huán)境更透徹的感知。以廣域分布的典型環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)如空氣質(zhì)量、環(huán)境噪聲等及大數(shù)據(jù)量的連續(xù)視頻數(shù)據(jù)為對象進行數(shù)據(jù)的實時采集、存儲與處理應用研究，重點考察存儲系統(tǒng)的實時動態(tài)信息的存儲和內(nèi)容管理能力。4面向數(shù)字城市的跨媒體信息共享與服務?；跀?shù)字城市三維動態(tài)地理數(shù)據(jù)存儲與管理平臺，結(jié)合虛擬現(xiàn)實、傳感網(wǎng)和超媒體技術(shù)，研究一種具有高真實感、較強交互能力的情景式公眾信息服務實現(xiàn)方法。建立可時空（四維）定位的以超媒體數(shù)據(jù)為主的信息存儲系統(tǒng)，結(jié)合即

43、時環(huán)境數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的采集與處理，實現(xiàn)全景交互式視頻為表現(xiàn)內(nèi)容，且能加載文字、圖像和音頻等內(nèi)容的公共跨媒體信息共享與服務功能，為研究數(shù)字城市實時環(huán)境監(jiān)測、交通、旅游等大眾實時信息服務的功能實現(xiàn)提供原型。建立大眾服務訪問模型，通過理論分析和模擬研究，重點考察存儲系統(tǒng)在密集訪問與服務情況下的信息共享與并發(fā)服務能力。承擔單位：武漢大學課題負責人：徐正全主要學術(shù)骨干：朱慶、劉良明、蔡恒進、李銳經(jīng)費比例：13%4.6 各課題間的相互關(guān)系本項目分解為6個課題。課題研究內(nèi)容圍繞項目的主題思想，從不同的角度研究面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)理論與技術(shù)。課題設置之間的相互關(guān)系及其與科學問題的對應關(guān)系如圖2所示。

44、圖2 研究內(nèi)容、課題設置和科學問題的相互關(guān)系圖圍繞關(guān)鍵科學問題一“面向服務的異構(gòu)融合存儲體系”和關(guān)鍵科學問題二“復雜應用環(huán)境下泛在存儲服務支撐架構(gòu)”，課題一從總體上研究融合存儲體系結(jié)構(gòu)與服務架構(gòu)。課題二和課題三圍繞關(guān)鍵科學問題一進行研究，其中課題二“海量數(shù)據(jù)組織與資源共享的方法研究”解決數(shù)據(jù)對象和資源對象的動態(tài)組織和管理問題，并通過虛擬化實現(xiàn)資源共享；課題三“高效能存儲系統(tǒng)組建方法”研究支持節(jié)能和安全的存儲系統(tǒng)。課題四、五圍繞關(guān)鍵科學問題二展開研究，課題四重點研究存儲服務關(guān)鍵技術(shù)、存儲服務質(zhì)量和效用評價方法；課題五研究云存儲服務和保障機制。最后，在解決關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個面向復雜應用環(huán)境提

45、供按需服務的高效、高安全、高可靠和低能耗的異構(gòu)融合存儲系統(tǒng)，并用數(shù)字城市的實時跨媒體信息存儲與公眾服務作應用示范（課題六），以驗證關(guān)鍵技術(shù)方案的正確性和有效性。四、年度計劃年度研究內(nèi)容預期目標第一年1. 研究存儲節(jié)點內(nèi)設備/器件的融合方法，形成具有一定自治能力的存儲單元。探尋多種存儲器件在系統(tǒng)中的融合方法。研究與數(shù)據(jù)相適應的存儲資源的動態(tài)部署與規(guī)劃。研究服務需求的描述、用戶需求表達。2. 研究數(shù)據(jù)對象的框架和描述方法，以支持智能分級的虛擬化、及存儲服務的評價。研究可適應復雜環(huán)境下不同應用的可擴展的數(shù)據(jù)對象描述方法。3. 分析和理解復雜應用環(huán)境下大規(guī)模存儲系統(tǒng)動態(tài)資源分配及其性能、可用性等關(guān)聯(lián)規(guī)

46、律；設計低能耗存儲結(jié)點；研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)新型數(shù)據(jù)分布組織策略；研究多維多目標動態(tài)平衡理論及其算法。4. 調(diào)研文件系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，包括已有的研究成果、研究思路和技術(shù)特色。研究可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型，分析文件系統(tǒng)各類型操作和各部分對性能的影響，構(gòu)建量化的研究依據(jù)。5. 研究云存儲系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)與統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖構(gòu)建方法。研究基于協(xié)作的云存儲外延服務保障中的協(xié)作消重機制。6. 研究異構(gòu)存儲設備下的跨服務中間件，設計和實現(xiàn)針對異構(gòu)存儲設備的不同存儲服務中間件；研究城市空間數(shù)據(jù)集成化表示與組織的數(shù)據(jù)模型。收集、加工、整理不同應用服務所需要的基本數(shù)據(jù)，為所搭建的面向數(shù)字城市的示范系統(tǒng)收集、加工

47、海量的示范數(shù)據(jù)。1. 初步形成存儲器件級融合方法，形成存儲資源部署原理與方法；形成服務需求表達方法。2. 提出可適應復雜環(huán)境下不同應用的自組織、動態(tài)數(shù)據(jù)對象定義和描述方法。3. 針對性能和能耗設計出實時、高效、無干擾的測試方法和監(jiān)控系統(tǒng)；開發(fā)出低能耗存儲結(jié)點；設計新型數(shù)據(jù)組織模式提高大規(guī)模系統(tǒng)整體的可用性。4. 完成文件系統(tǒng)發(fā)展趨勢的調(diào)研報告以及確定可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型的研究內(nèi)容。建立多種典型應用的資源使用和數(shù)據(jù)訪問模型。完成存儲服務的有效區(qū)隔和QoS保障機制的調(diào)研報告和概要設計，初步建立分布式環(huán)境下的資源競爭和性能保障機制。5. 給出云存儲系統(tǒng)架構(gòu)設計及可行性分析；提出相應

48、的協(xié)作消重算法，在模擬環(huán)境實現(xiàn)系統(tǒng)原型，并用實際數(shù)據(jù)驗證有效性。6. 提出一套統(tǒng)一的異構(gòu)存儲設備接口規(guī)范；提出多源三維空間實體統(tǒng)一表示模型；收集、加工、整理示范用空間數(shù)據(jù)；構(gòu)建反映異構(gòu)融合和泛在服務理論與技術(shù)的基礎(chǔ)原型應用系統(tǒng)。第二年1. 研究存儲節(jié)點間協(xié)作與融合。研究通過高速通道互聯(lián)的存儲節(jié)點間的數(shù)據(jù)副本機制、遷移機制、協(xié)作機制以及容錯、安全機制等。研究數(shù)據(jù)與存儲資源統(tǒng)一評價模型和存儲資源分配方法。挖掘多用戶多應用并發(fā)時的復雜I/O行為規(guī)律，形成需求表達，在存儲資源和服務需求間通過動態(tài)調(diào)度找到相應供需平衡方法。2. 研究數(shù)據(jù)對象和資源對象的動態(tài)組織、管理原理和方法。研究支持數(shù)據(jù)對象管理和訪問

49、的架構(gòu)；研究各種異構(gòu)資源的高效統(tǒng)一管理方法。3. 研究大規(guī)模存儲系統(tǒng)中負載和設備屬性描述和獲取機制；實現(xiàn)低能耗存儲結(jié)點；研究海量元數(shù)據(jù)組織和檢索策略；研究系統(tǒng)長效運行機制；研究存儲資源分配協(xié)同競爭機制和原理。4. 研究資源對象的動態(tài)配置和調(diào)度，動態(tài)數(shù)據(jù)對象的抽??；研究可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型。研究存儲服務以及應用數(shù)據(jù)訪問需求的定義、類型劃分以及相互之間的關(guān)系。研究應用行為分析方法，提出適合于存儲服務有效區(qū)隔和QoS保障的應用行為分析技術(shù)。5. 研究云存儲安全策略，結(jié)合基于身份屬性的分布式存儲安全方法；研究基于協(xié)作的云存儲外延服務保障中的協(xié)同傳輸下載機制。6. 面向數(shù)字城市，研究復

50、雜應用環(huán)境下的存儲服務中間件的組織模式；設計空間數(shù)據(jù)的部署方法，研究城市空間數(shù)據(jù)集成管理的高性能空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；研究支持數(shù)字城市動態(tài)信息存儲管理的時空數(shù)據(jù)模型。1. 設計并完成一種基于新型存儲器件且支持自治的存儲控制器。初步形成多層面信息的發(fā)現(xiàn)、感知和融合方法，以及基于感知的存儲部件的自治、協(xié)作方法。形成融合存儲的自治及協(xié)作規(guī)范、存儲資源描述規(guī)范。建立需求表達與特征抽取模型，建立服務適配與按需服務模型。2. 提出異構(gòu)環(huán)境下的動態(tài)數(shù)據(jù)對象的自組織方法；實現(xiàn)自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)、查詢、檢索、定位和加載的算法；起草統(tǒng)一的動態(tài)數(shù)據(jù)對象管理與訪問接口標準規(guī)范。3. 建立大規(guī)模存儲系統(tǒng)中負載和存儲資

51、源屬性描述和獲取機制；設計面向大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計方案和評價機制；建立全局的可靠性模型，并分析各種可靠性策略；實現(xiàn)低能耗存儲結(jié)點，使得針對特定負載，其能耗指標大于0.5MB/焦耳。4. 提出并實現(xiàn)一種數(shù)據(jù)對象和存儲資源對象動態(tài)組織和管理機制。初步建立可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型。初步建立適合于存儲服務有效區(qū)隔和QoS保障的應用行為分析技術(shù)。5. 建立云存儲安全管理原型系統(tǒng)；提出相應的協(xié)同傳輸算法，并將其實現(xiàn)在原型系統(tǒng)中。6. 提出一種基于動態(tài)服務感知的服務中間件組織模型；建立城市三維數(shù)據(jù)環(huán)境；提出數(shù)字城市動態(tài)信息時空數(shù)據(jù)模型；海量數(shù)據(jù)信息與服務的收集整理。7. 通過前

52、兩年的研究，提出并獲批準的8項發(fā)明專利和8項軟件著作權(quán)，發(fā)表高質(zhì)量論文（國際檢索）40篇以上。第三年1. 研究面向服務的融合存儲系統(tǒng)，結(jié)合數(shù)據(jù)在大規(guī)模網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)上的布局和組織，建立包括空間代價和時間代價在內(nèi)的代價模型，并根據(jù)用戶服務需求建立多目標優(yōu)化模型。研究建立面向大規(guī)模、復雜、多樣的應用環(huán)境的存儲服務分層和支撐架構(gòu)。2. 研究面向復雜應用環(huán)境的數(shù)據(jù)對象定位及獲取方法。研究有效、快速、準確的內(nèi)容抽取方法以及分發(fā)數(shù)據(jù)包的方法；研究數(shù)據(jù)對象多層次索引方法、數(shù)據(jù)對象模型、按需的媒體數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法、唯一標識符規(guī)范及對應資源對象的優(yōu)化選擇方法、數(shù)據(jù)對象的一致性和安全性驗證方法。3. 自適應存儲優(yōu)化

53、策略和數(shù)據(jù)動態(tài)透明遷移機制；設計海量數(shù)據(jù)高效組織和檢索機制優(yōu)化低能耗存儲結(jié)點，建立全局多層次性能能耗模型；在平衡考慮性能、能耗等目標和數(shù)據(jù)冗余之間的關(guān)系基礎(chǔ)上，研究和建立各種可靠性、可用性策略。4. 研究數(shù)據(jù)對象的動態(tài)分布技術(shù)；研究各種異構(gòu)資源的高效統(tǒng)一管理方法。構(gòu)建可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型。研究可堆疊的組件化的存儲服務架構(gòu)。研究可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)架構(gòu)；研究應用行為分析技術(shù)。5. 研究云存儲系統(tǒng)訪問控制冗余和安全漏洞。研究基于協(xié)作的云存儲外延服務保障中的資源調(diào)度機制?；谛в米顑?yōu)的云選擇機制。6. 研究可時空定位的信息組織方法與存儲方法；研究城市多源空間數(shù)據(jù)一體化

54、高效索引方法；研究反映高效的數(shù)據(jù)集成管理的數(shù)字城市服務原型。1. 建立網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存取復雜性理論。建立多服務目標優(yōu)化模型。形成提高存儲性能、安全性及可靠性的方法，建立面向服務的高效智能化存儲體系。提出一種大規(guī)模并發(fā)存儲服務的支撐架構(gòu)，以及保證服務質(zhì)量的有效方法。2. 提出多層次多粒度的可信數(shù)據(jù)對象安全參考模型及驗證方法；設計完成一個自組織的動態(tài)數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一發(fā)現(xiàn)、查詢、檢索、定位和加載的服務模塊原型。3. 針對部件、結(jié)點和系統(tǒng)建立相應的負載能耗模型；實現(xiàn)低能耗存儲結(jié)點，使得針對特定負載，其能耗指標大于1.0MB/焦耳。4. 建立數(shù)據(jù)對象動態(tài)分布模型，為將適合的數(shù)據(jù)在適合時刻放置在適合的層次和介質(zhì)上提

55、供進一步研究和系統(tǒng)優(yōu)化的平臺。建立可靈活提供多類型存儲服務的文件系統(tǒng)模型。初步確立可堆疊的組件化的存儲服務架構(gòu)。提出應用行為分析技術(shù)和應用服務類型判斷機制。5. 完善云存儲安全管理原型系統(tǒng)中的安全機制；提出相應的協(xié)同資源調(diào)度與管理算法，并在原型系統(tǒng)中實現(xiàn)。提出相應的效用最優(yōu)的云服務選擇算法。6. 建立可時空定位的信息組織模型和存儲模型；提出考慮數(shù)據(jù)量分布不均衡性的空間索引方法；建立完整實現(xiàn)海量遙感數(shù)據(jù)的預處理流程；提出綜合的公共情景式超媒體信息服務方法。第四年1. 研究存儲節(jié)點間協(xié)作與融合、數(shù)據(jù)按需部署方法。結(jié)合基數(shù)效用論和序數(shù)效用論的理論和實現(xiàn)方法，研究復雜應用環(huán)境中存儲服務效用評價方法。研

56、究基于感知的存儲系統(tǒng)錯誤偵測方法、容錯和故障恢復機制。2. 研究復雜應用環(huán)境中動態(tài)、大容量的數(shù)據(jù)遷移。研究靈活輕載的系統(tǒng)性能監(jiān)控實現(xiàn)方式、性能監(jiān)控模型、性能預測模型、數(shù)據(jù)遷移代價模型，以及結(jié)合用戶需求和系統(tǒng)負載研發(fā)大容量數(shù)據(jù)遷移的實施時機、方式預測和決策方法或算法。3. 實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)高效組織和檢索；進一步優(yōu)化低能耗存儲結(jié)點；降低整體能耗水平；設計系統(tǒng)原型。設計多層次系統(tǒng)高可用性技術(shù)。4. 研究可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)架構(gòu)。研究不同類型應用的資源使用方式和數(shù)據(jù)訪問模式，使海量并行文件系統(tǒng)具有自感知應用特征、自優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問的支撐機制。設計和實現(xiàn)存儲服務的有效區(qū)隔和QoS保障的核心機制。設

57、計和實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象和存儲資源對象動態(tài)組織和管理機制。設計和實現(xiàn)一種可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)。5. 研究云存儲數(shù)據(jù)副本機制，解決云存儲數(shù)據(jù)的可用性和可靠性問題。研究基于協(xié)作的云存儲外延服務保障中的協(xié)同容錯機制。6. 研究多源動態(tài)數(shù)據(jù)的智能檢索方法；研究公共跨媒體信息共享與服務模型；構(gòu)建大中型城市環(huán)境遙感監(jiān)測服務示范。1. 形成基于感知的存儲節(jié)點的自治、協(xié)作方法。提出并建立一種大規(guī)模并發(fā)存儲服務的服務評價模型。實現(xiàn)存儲系統(tǒng)錯誤自動檢測方法和故障快速恢復機制。2. 提出靈活高效地在復雜環(huán)境中進行自組織或半自組織的動態(tài)、大容量的數(shù)據(jù)遷移和復制的實施時機、方式的預測和決策方法/算法。3. 開發(fā)針對大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的能耗仿真系統(tǒng)；建立具有自調(diào)節(jié)機制的能耗調(diào)度機制；實現(xiàn)低能耗存儲結(jié)點，使得針對特定負載，其能耗指標大于1.2MB/焦耳。4. 建立可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)架構(gòu)，并設計和實現(xiàn)具有自感知應用特征、自優(yōu)化數(shù)據(jù)訪問機制的海量并行文件系統(tǒng)原型。給出存儲服務的有效區(qū)隔和QoS保障的核心機制。給出數(shù)據(jù)對象和存儲資源對象動態(tài)組織和管理機制。初步完成可高效支撐多類型存儲服務的文件系統(tǒng)的原型。5. 實現(xiàn)混合云存儲原型系統(tǒng)；提出相應的協(xié)同容錯算法，并將其實現(xiàn)在原型系統(tǒng)中。6. 提出多維時空索引與數(shù)據(jù)高效調(diào)度方法；建立公共跨媒體信息共享與服務模型；實現(xiàn)大中型城市環(huán)境監(jiān)測示范子系統(tǒng)