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Efficient R-Tree Based Indexing Scheme for Server-Centric Cloud Storage System

机译：针对以服务器为中心的云存储系统的基于R树的高效索引方案

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Cloud storage system poses new challenges to the community to support efficient concurrent querying tasks for various data-intensive applications, where indices always hold important positions. In this paper, we explore a practical method to construct a two-layer indexing scheme for multi-dimensional data in diverse server-centric cloud storage system. We first propose RT-HCN, an indexing scheme integrating R-tree based indexing structure and HCN-based routing protocol. RT-HCN organizes storage and compute nodes into an HCN overlay, one of the newly proposed sever-centric data center topologies. Based on the properties of HCN, we design a specific index mapping technique to maintain layered global indices and corresponding query processing algorithms to support efficient query tasks. Then, we expand the idea of RT-HCN onto another server-centric data center topology DCell, discovering a potential generalized and feasible way of deploying two-layer indexing schemes on other server-centric networks. Furthermore, we prove theoretically that RT-HCN is both space-efficient and query-efficient, by which each node actually maintains a tolerable number of global indices while high concurrent queries can be processed within accepted overhead. We finally conduct targeted experiments on Amazon's EC2 platforms, comparing our design with RT-CAN, a similar indexing scheme for traditional P2P network. The results validate the query efficiency, especially the speedup of point query of RT-HCN, depicting its potential applicability in future data centers.
机译：云存储系统对社区提出了新的挑战，以支持各种数据密集型应用程序的高效并发查询任务，在这些应用程序中索引始终占据重要位置。在本文中，我们探索了一种实用的方法来构建以服务器为中心的各种云存储系统中的多维数据两层索引方案。我们首先提出RT-HCN，这是一种结合了基于R树的索引结构和基于HCN的路由协议的索引方案。 RT-HCN将存储和计算节点组织到HCN覆盖中，这是新提出的以服务器为中心的数据中心拓扑之一。基于HCN的属性，我们设计了一种特定的索引映射技术来维护分层的全局索引，并设计了相应的查询处理算法来支持高效的查询任务。然后，我们将RT-HCN的思想扩展到另一个以服务器为中心的数据中心拓扑DCell，发现了在其他以服务器为中心的网络上部署两层索引方案的潜在的通用可行方法。此外，我们从理论上证明RT-HCN既节省空间又具有查询效率，通过它，每个节点实际上都可以维护一定数量的全局索引，而可以在可接受的开销内处理高并发查询。我们最终在Amazon EC2平台上进行了针对性的实验，将我们的设计与RT-CAN（传统P2P网络的类似索引方案）进行了比较。结果验证了查询效率，尤其是RT-HCN的点查询速度的提高，说明了其在未来数据中心中的潜在适用性。

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