P2P存儲

P2P存儲是基於P2P（Peer-to-Peer）技術實現的一種網路存儲，將很多機器用對等的方式組織起來共同為用戶提供超大容量的數據存儲服務。

基本介紹

• 中文名：P2P存儲
• 外文名：P2P（Peer-to-Peer） storage
• 別稱：對等(P2P)存儲
• 關鍵字：點對點、網路存儲

P2P介紹

P2P 的全稱是 Peer-To-Peer，其字面的意思是：對等、點到點的意思。P2P 是一種網路模型：一種架構。
在網際網路上的網路技術。它是計算機網路和分散式系統結合的產物，核心思想是去掉了中央伺服器的概念，將網際網路建立在對等互聯的基礎上，實現最大程度的資源共享。

除了字面理解 P2P 的意思，還可以給出更嚴格的定義：

① P2P 網路以網際網路為基礎，並具有網際網路的所有基本性質。

② P2P 網路中有兩種基本的行為：一種提供資源；另一種是消費資源（接受
資源）。

③ 組成 P2P 網路的所有結點之間的關係都是對等的，且同時都具備（2）中
的兩種行為。

④ P2P 網路依賴於節點的存在，且節點可以自由地加入或退出。

⑤ 當有 Peer 加入或退出時，P2P 網路仍保持上面 4 種性質。

一個完整的 P2P網路模型如下圖1 所示。

圖1 P2P網路結構模型

P2P 的分類

根據拓撲結構的不同。可以將 P2P 網路分為集中式 P2P 網路、全分散式 P2P 網路和混合式 P2P 網路。

① 集中式 P2P 網路

集中式 P2P 網路不是完全意義上的 P2P 網路，它有一個中央伺服器，掌握著整個網路的節點信息和檔案信息。當某個節點 A 想要加入到網路中來時，它會向中央伺服器傳送一個註冊信息，包括了節點本身的信息和節點上的檔案信息。如果另外一個節點 D 想要訪問 A 上的某個檔案時，D 就向伺服器傳送請求信息，中央伺服器就給 D 返回 A 註冊時的信息 M。然後 D 就根據信息 M 與 A 通話。這種結構的 P2P 網路有一個明顯的缺點，就是如果伺服器的性能不夠好，那面對大量的訪問，一旦伺服器出現故障，整個系統也就陷入癱瘓。典型的集中式 P2P
網路是 Napster。

圖2 集中式P2P網路

② 全分散式 P2P 網路
全分散式 P2P 網路中的每個節點都既充當伺服器又充當客戶端。根據節點的組成結構不同，可以分為結構化 P2P 網路和非結構化 P2P 網路兩種。

1) 全分散式結構化 P2P 網路全分散式結構化 P2P 網路是一種基於分散式散列表（Distributed Hash Table，
簡稱 DHT）技術來組建的網路，可將大量的結點信息組織起來，形成一個巨大的散列表。網路中的所有結點共同維護這個表，每個結點維護表的一小片區域。DHT把檔案的信息和存儲檔案節點的信息形成一個鍵值對，在全分散式結構化 P2P 網路中可以很方便地尋找出自己想要的資源。缺點是在網路中節點高頻率地加入和退出的時候，系統需要花費很大的開銷來維護 DHT。

2) 全分散式非結構化 P2P 網路在非結構化 P2P 網路中，信息定位不嚴格，檔案自由地存儲在節點上。這種結構的網路構建也比較簡單，是基於完全隨機圖。與結構化 P2P 網路相比，非結構化 P2P 網路的優點就是能夠適應網路中的動態變化。非結構化 P2P 網路採用的是洪泛機制搜尋檔案[13,14]，缺點就是當網路中的結點不斷增加，將造成網路流量增加，造成網路性能急劇下降。

③ 混合式 P2P 網路混合式 P2P 網路中，按節點能力不同區分為超級節點和普通節點。超級節點具有更高性能，把它周圍的普通節點聚集形成一個小區域，可看成是一個小型的集中式 P2P 網路。另外，可根據超級節點的性能的不同。，選擇超級節點中性能更優的節點超級節點的“超級節點”。混合式 P2P 網路結構如圖3 所示。KaZaa 就是一種混合式 P2P 網路。

混合式P2P網路

P2P存儲

對於傳統的分散式系統，無非是在不同的區域搭建一些伺服器，然後再在這些伺服器上存儲數據。它解決了一些集中式存儲的問題，但是也存在著比如伺服器成為瓶頸、由於頻寬而帶來的訪問不便等問題。因此，p2p分散式存儲應運而生！

p2p分散式存儲，他的總體思想就是讓客戶也成為伺服器，當你在存儲數據的同時，也提供空間讓別人來存儲。這就很好的解決了由於伺服器很少而產生的瓶頸，也能在速度上加以改進。但是同樣它也帶來了很多的問題：（1）數據穩定性、（2）數據的一致性、（3）數據的安全性和隱私性、（4）數據的防攻擊性。當然還有技術上的難題，比如覆蓋網路和節點信息收集算法，數據的放置與組織，複製管理，負載平衡，數據遷移，數據索引，公平性維護。

現有的p2p分散式存儲主要分為兩種類型：p2p存儲服務系統，主要是採用許多伺服器用對等的方式整合起來，來提供服務的一類存儲系統，比如現有的OceanStore，PAST，CFS，Tangler，Granary。還有一類便是p2p存儲交換系統，主要構架是純p2p的模式，用以實現數據的備份，當然用戶得付出一些代價。現有的系統如Freenet, Nations, Pastiche, FARSITE.

p2p存儲系統體系結構.無論是p2p存儲服務系統還是p2p存儲交換系統，他們的基本體系結構都是相同的，主要是一下的5個層次：覆蓋網和信息收集，基本數據放置和組織，數據放置和組織最佳化，基本的系統映像和系統映像的轉換與上層套用。

優點

對等結構(P2P)從用戶的使用方式來看，系統中每個用戶既向其他用戶提供資源，也從其他用戶那裡獲取資源。從體系結構來看，無中心結構，結點之間對等，通過互相合作來完成用戶任務。P2P結構的優點表現在：沒有中心結點，不易形成系統瓶頸、不易受攻擊，可擴展性好，自組織性好。

P2P存儲系統介紹

現有的許多p2p分散式存儲系統比較。首先是最早的分散式存儲系統OceanStore，它利用Tapestry路由機制，支持對大量複製的移動數據的串列化更行策略，提供了專門的存儲，在架構上採取了自己的專用伺服器，來保證數據的穩定性，一致性與安全性，在很多策略上都值得我們借鑑，但是是需要客戶付費，而且設計很複雜。然後我們介紹另外一種分散式存儲系統PAST，它也是基於存儲服務的，它與OceanStore最大的不同就是設計是一切從簡的。它採用Pastry提供的路由機制，試圖利用網路中限制的存儲節點建立一個更為完善的存儲語義。主要是向用戶提供了一組key-value對的數據存儲，在解決負載均衡方面也有其獨道之處。最重要的是它不支持並發訪問，即它只提供個人存儲，不提供共享。最後我們討論一下基於p2p存儲交換系統——Pastiche，它主要用來進行備份作業系統。由於該系統不提供伺服器存儲，所以用戶提供了一定的空間但不一定他能享受同樣大小的空間，比如一個用戶提供了1G空間，但最後他可能只能享受500M或者更小，因為其餘的空間需要進行複製策略。但是由於作業系統的檔案重複率很高，所以在複製時可以減少一定的冗餘量。