Спосіб відновлення блоків даних при розподіленому зберіганні з використанням динамічних таблиць специфікацій

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКоляда, Костянтин Вячеславович
dc.contributor.authorЧеричка, Максим Андрійович
dc.date.accessioned2026-01-16T10:09:46Z
dc.date.available2026-01-16T10:09:46Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractАктуальність теми. Магістерська дисертація присвячена підвищенню надійності та адаптивності розподілених систем зберігання даних шляхом використання способу реконструкції інформаційних блоків на основі динамічних таблиць специфікацій. Актуальність теми зумовлена зростанням масштабів обробки даних у хмарних платформах, де традиційні підходи відновлення, що базуються на статичних таблицях, не забезпечують достатньої гнучкості, вимагають значних ресурсів пам’яті та не враховують змін конфігурації сховищ під час роботи системи. Мета роботи – розробити новий спосіб відновлення втрачених блоків даних у розподілених сховищах з використанням алгоритму динамічного формування таблиць специфікацій. Об'єкт дослідження – процеси відновлення втрачених блоків інформації у розподілених системах зберігання даних. Предмет дослідження – алгоритмічні та структурні засоби формування залежностей між інформаційними та резервними блоками для відновлення даних у режимі реального часу. Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети в роботі було використано наступні наукові методи: 1. абстрагування – виокремлено проблему відновлення блоків у розподілених системах зберігання та необхідність зменшення обсягу статичних таблиць специфікацій при збереженні здатності реконструкції до трьох втрат; 2. аналіз і синтез – проведено аналіз сучасних методів кодування стирань та механізмів декодування, на основі якого синтезовано новий підхід до побудови таблиць відновлення, що формуються динамічно в реальному часі; 3. формалізація – сформовано математичний опис процесу відновлення даних через систему лінійних залежностей та введено Θ-матрицю як структуру, що визначає відновлювальні зв’язки для кожної маски втрат; 4. моделювання – створено модель поведінки роботи системи та проведено моделювання сценаріїв втрати блоків для оцінки працездатності алгоритму динамічного формування таблиць специфікацій; 5. експеримент та комп’ютерна симуляція – реалізовано апаратно-програмну модель у середовищі ModelSim мовою VHDL, проведено серію тестів із різними масками втрат та отримано статистичні результати відновлення; Наукова новизна полягає в наступному: 1. запропоновано новий спосіб відновлення даних на основі динамічно сформованих таблиць специфікацій та показано, що спосіб забезпечує гарантоване відновлення до трьох блоків без попереднього зберігання повних таблиць специфікацій; 2. розроблено алгоритм побудови таблиць специфікацій та доведено математичні умови їхньої коректності. Особистий внесок магістранта полягає у формулюванні алгоритму динамічного формування таблиць специфікацій, створенні математичної моделі, розробленні VHDL-модулів, побудові тестбенчів, проведенні симуляцій та аналізі результатів експериментів. Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи опубліковані у збірнику IV міжнародної науково-практичної конференції «SCIENCE, TECHNOLOGY AND GLOBAL CHALLENGES» і збірнику ПМК-2025 Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків та 3 додатків. Загальний обсяг роботи 107 сторінок, з яких 80 сторінок основного тексту, 8 рисунків, 4 таблиць. Список використаних джерел містить 19 найменувань.
dc.description.abstractotherRelevance of the topic. The master's thesis is devoted to improving the reliability and adaptability of distributed data storage systems by applying a method of data block reconstruction based on dynamic specification tables. The relevance of the research is determined by the rapid growth of data processing volumes in cloud platforms, where traditional recovery approaches based on static specification tables lack flexibility, require significant memory resources, and do not adapt to changes in storage configurations during system operation. The purpose of the work is to develop a new method for recovering lost data blocks in distributed storage systems using an algorithm for dynamic formation of specification tables. Object of research – processes of recovering lost information blocks in distributed data storage systems. Subject of research – algorithmic and structural methods for forming dependencies between informational and redundant blocks for real-time data recovery. Research methods. To achieve the research goal, the following scientific methods were applied: a. abstraction – the problem of data block recovery in distributed storage systems was identified, emphasizing the need to reduce the volume of static specification tables while maintaining the ability to recover up to three losses; b. analysis and synthesis – existing erasure coding methods and decoding mechanisms were analyzed, which enabled the synthesis of a new approach for dynamic real-time formation of recovery tables; c. formalization – a mathematical description of the data recovery process was developed based on linear dependencies, introducing the Θ-matrix as a structure defining recovery relations for each loss mask; d. modeling – a behavioral model of the system was implemented, and simulations of block loss scenarios were conducted to evaluate the efficiency of the proposed dynamic table formation algorithm; e. experiment and computer simulation – a hardware-software model was implemented in ModelSim using VHDL, a series of tests with different loss patterns was performed, and statistical recovery results were obtained. Scientific novelty. 1. A new method of data recovery based on dynamically generated specification tables is proposed, demonstrating guaranteed reconstruction of up to three lost blocks without storing complete static specification tables. 2. An algorithm for generating specification tables was developed, and mathematical conditions ensuring its correctness were proven. Personal contribution. The author formulated the dynamic table formation algorithm, built the mathematical model, developed VHDL modules, created testbenches, carried out simulations, and analyzed the obtained results. Approbation of results. The main results of the thesis were presented in the proceedings of the IV International Scientific and Practical Conference "SCIENCE, TECHNOLOGY AND GLOBAL CHALLENGES" and PMK-2025 conference. Structure and volume of the work. The master's thesis consists of an introduction, four chapters, conclusions, and three appendices. The total volume of the work is 107 pages, including 80 pages of main text, 8 figures, and 4 tables. The list of references includes 19 titles.
dc.format.extent87 с.
dc.identifier.citationЧеричка, М. А. Спосіб відновлення блоків даних при розподіленому зберіганні з використанням динамічних таблиць специфікацій : магістерська дис. : 123 Комп'ютерна інженерія / Черичка Максим Андрійович. – Київ, 2025. – 87 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/78184
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectрозподілене зберігання
dc.subjectвідновлення даних
dc.subjecterasure coding
dc.subjectдинамічні таблиці специфікацій
dc.subjectVHDL
dc.subjectXOR-коди
dc.subjectреконструкція блоків.
dc.subjectdistributed storage
dc.subjectdata recovery
dc.subjectdynamic specification tables
dc.subjectXOR-codes
dc.subjectblock reconstruction
dc.subject.udc004.934
dc.titleСпосіб відновлення блоків даних при розподіленому зберіганні з використанням динамічних таблиць специфікацій
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Cherychka_magistr.pdf
Розмір:
1.37 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (СПСКС)
Магістерські роботи