NETWORK CODING FOR DISTRIBUTED STORAGE NETWORKS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Ahmad-Thesis.pdf Download (11MB) | Preview

Arabic Abstract

ملخص الأطروحة في ھذة الأطروحة قمنا بدراسة مسألة تقلیل زمن تحمیل الملفات الموزعة على خادمات بیانات متعددة. أرتكزت ھذة الطرق على الإستفادة من نظریة ترمیز الشبكات الأني الخالي من التضارب (IDNC). یتمیز ھذا النوع من الترمیز بقدرتة على التسریع من زمن معالجة تحمیل الملفات عن طریق الإستفادة من المعلومات الجانبیة الخاصة بالعمیل المرتبط بالخادمات المتعددة. على الرغم من انة في كل فترة زمنیة كل عمیل یتم ربطة مع خادم شبكة واحد فقط؛ أكثر من خادم للشبكة سوف یقوم بإستھداف نفس العمیل مما یتسبب لة تضارب في عملیة الإرسال. للقیام بإنجاز عملیة تحمیل البیانات بدون أي تضارب؛ قمنا بإقتراح خوارزمیة رسم بیاني مزدوجة التضارب ل(IDNC). یقوم ھذا النموذج المقترح بإعتبار تضارب التراسل بین الخادمات المختلفة كمعلومات مفیدة لإختیار الأجزاء المثلى من الملف لیتم تحمیلھا للعمیل الطرفي. بواسطة ھذا النموذج؛ قمنا بتصمیم خوارزمیة إسترشادیة تقوم بتحسس حالة قنوات الإتصال بین العمیل وباقي خادمات الشبكة وتستخدم ھذا المعلومات لتقلیل الزمن اللازم لتحمیل الملفات في ھذة الشبكة. تمت مقارنة الأداء العام للخوارزمیة المقترحة من جھة تقلیل زمن التأخیر في تحمیل البیانات مع نموذج الشبكة الإعتیادیة حیث الخادمات المتعددة تقوم بتقلیل زمن تحمیل البیانات الخاصة بھا بدون إستشعار الخادمات الأخرى المرتبة معھا بنفس الشبكة. تم إنجاز تقلیل ملحوظ في زمن التحمیل بإستخدام الخوارزمیة المقترحة مقارنة نموذج الشبكة الإعتیادیة. قمنا بإشتقاق حد ادنى وحد اعلى لأداء الخوارزمیة المقترحة و كان أدائھا قریب من الحل الأمثل المحصل علیة بإستخدام خوارزمیة Kerbosch-Bron. إضافة ً إلى ذلك؛ تم دراسة أداء النموذج المقتراح في وجود بیئة من قنوات الاتصال غیر مثالیة بین العمیل و الخادم. في مثل ھذة الحالات تحدث عملیات تضارب في الشبة والتي یتم تغذیتھا عكسیا ً لخادمات الشبكة. نتیجة لذالك؛ فإن مقدار الشك عن حدوث إستلام للملف بواسطة العمیل المستھدف قد تدفع بخادم الشبكة بأن یقوم بإعتماد نموذج التحمیل الإعتیادي بدون أخذ الخادمات المجاورة في الإعتبار. للقیام بعملیة كفؤة لإختیار الملفات المرسلة وتقلیل التضارب في مثل ھذة البیئة؛ یقوم خادم الشبكة بإستخدام طریقة التشابة الأكبر (ML) للحصول على أفضل تقدیر للحالة الحالیة للشبكة وللقیام بتحدیث الرسم البیاني للشبكة على حسب ھذة القراءة

English Abstract

In this thesis work, we study the problem of reducing the file download completion delay from multiple servers system. This is achieved by utilizing conflict-free Instantly Decodable Network Coding (IDNC). IDNC can speed up the download process by taking advantage of the clients’ side information. At each time epoch, a client can tune to only one server. However, more than one server will target the same client simultaneously causing transmission conflicts. To accomplish conflict free download mechanisms, a dual conflict IDNC graph model is proposed. This model considers the transmission conflicts among the servers in finding the optimal file combinations. Using this model, we design a channel-aware heuristic algorithm which is used in solving the download time minimization problem in such systems. The performance of the proposed algorithm (in terms of the completion delay) is compared to that of the conventional separated IDNC scheme in which every server tries to minimize its own completion delay without considering the transmissions of other servers. The proposed scheme is shown to achieve significant reduction in completion delay as compared to the separated IDNC scheme. Both lower and upper bounds of the performance of conflict-free IDNC algorithm is derived for the scenario of one file request p er client. The proposed heuristic algorithm shows near optimum performance compared to the optimum solution acquired using Bron-Kerbosch algorithm. Furthermore, a lossy feedback (LF) environment is investigated (i.e., when feedback loss event occurs). Under such an environment, the uncertainty about file reception at the targeted client would drive the server to carry out partially blind file combinations selection. To find efficient selection policy that reduces the completion delay of the conflict-free IDNC in such environments, the server performs maximum-likeliho o d (ML) state estimation to evaluate the system state and then updates the dual conflict IDNC graph accordingly.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sorour, Sameh
Committee Members:	Mahmoud, Ashraf and Mesbah, Wessam
Depositing User:	AHMED ABDULLAH ALI AL-HABOB (g201301090)
Date Deposited:	03 Jan 2016 07:24
Last Modified:	01 Nov 2019 16:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139817