本文關鍵詞：云存儲系統(tǒng)中的網(wǎng)絡緩存關鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著云計算技術(shù)的發(fā)展和對云計算技術(shù)應用的不斷增長,云計算系統(tǒng)的規(guī)模也隨之增長,從而造成了云計算系統(tǒng)分布于多個數(shù)據(jù)中心的情況。云存儲子系統(tǒng)是云計算系統(tǒng)的重要組成部分,用于向虛擬機實例提供持久化的塊級別存儲服務。然而,當云計算系統(tǒng)中出現(xiàn)虛擬機實例與云存儲子系統(tǒng)處在不同數(shù)據(jù)中心的情況時,由于跨數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡帶寬性能較差,將影響塊級別云存儲子系統(tǒng)的性能和虛擬機實例的穩(wěn)定運行。因此,跨數(shù)據(jù)中心情況下的塊級別云存儲子系統(tǒng)性能下降問題成為一個亟待解決的課題。本文對云計算相關技術(shù)進行深入分析,并比較國內(nèi)外現(xiàn)有網(wǎng)絡緩存技術(shù),設計并實現(xiàn)了適用于多節(jié)點的塊級別網(wǎng)絡緩存系統(tǒng)MN-cache。此緩存系統(tǒng)針對云計算系統(tǒng)中多虛擬機實例共享使用同一塊級別網(wǎng)絡存儲卷,且虛擬機實例與塊級別云存儲子系統(tǒng)位于不同數(shù)據(jù)中心的情況。本文的主要研究工作如下:(1)設計并實現(xiàn)了MN-cache緩存系統(tǒng),將緩存系統(tǒng)分為元數(shù)據(jù)服務器端及緩存客戶端。元數(shù)據(jù)服務器端對所有緩存查詢相關元數(shù)據(jù)進行處理并提供緩存命中查詢服務。緩存客戶端利用Linux Device Mapper機制實現(xiàn)緩存功能和緩存映射機制。元數(shù)據(jù)服務器端與緩存客戶端間的數(shù)據(jù)通信包括緩存查詢相關元數(shù)據(jù)的同步以及緩存命中情況的查詢,所有數(shù)據(jù)通信均通過udp網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)。(2)提出MN-cache緩存系統(tǒng)在Open Stack云計算系統(tǒng)中的應用方案。通過本地及遠端緩存磁盤相較于Cinder塊級別邏輯卷的性能優(yōu)勢以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)部局域網(wǎng)絡的帶寬優(yōu)勢,提升塊級云存儲服務Cinder的I/O性能。本文詳細介紹了應用方案的系統(tǒng)架構(gòu),并設計了MN-cache緩存系統(tǒng)應用的實現(xiàn)策略。(3)對MN-cache緩存系統(tǒng)進行性能分析。本文根據(jù)緩存讀寫操作過程中各階段的時間消耗構(gòu)成情況進行性能分析,并對各階段的時間消耗進行分類討論。性能分析結(jié)論為:緩存系統(tǒng)的性能瓶頸為元數(shù)據(jù)服務器端與緩存客戶端間的數(shù)據(jù)通信消耗,可增加緩存塊大小以減少數(shù)據(jù)通信量。(4)對MN-cache緩存系統(tǒng)進行實驗評估以驗證性能分析結(jié)論,并對比未使用緩存和使用緩存兩種情況下的實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明:對于讀操作,緩存系統(tǒng)對網(wǎng)絡存儲設備的I/O性能有很大提升;對于寫直達操作,緩存系統(tǒng)對網(wǎng)絡存儲設備的I/O性能有輕微損害;對于寫回操作,在寫回本地緩存磁盤時能夠優(yōu)化網(wǎng)絡存儲設備的I/O性能,而在寫回遠端緩存磁盤時將對網(wǎng)絡存儲設備的I/O性能有較大損害。
【關鍵詞】：塊級別存儲 網(wǎng)絡磁盤緩存 客戶端緩存 云計算 云存儲
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-17
• 1.1 課題相關背景12-13
• 1.2 課題相關領域發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題的意義14
• 1.4 論文的主要工作14-15
• 1.5 論文的組織與結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 相關技術(shù)17-28
• 2.1 Open Stack云計算系統(tǒng)17-20
• 2.1.1 Open Stack系統(tǒng)架構(gòu)17-18
• 2.1.2 計算組件Nova18-19
• 2.1.3 塊級存儲組件Cinder19-20
• 2.2 Linux Device Mapper機制20-23
• 2.2.1 Device Mapper內(nèi)核架構(gòu)20-21
• 2.2.2 Device Mapper對象21-22
• 2.2.3 Device Mapper實現(xiàn)原理簡介22
• 2.2.4 Device Mapper的編程模型22-23
• 2.3 DM-cache23-24
• 2.4 i SCSI協(xié)議24-26
• 2.4.1 i SCSI實現(xiàn)原理24
• 2.4.2 i SCSI工作流程24-26
• 2.4.3 i SCSI存儲系統(tǒng)架構(gòu)26
• 2.5 Red Hat GFS集群文件系統(tǒng)26-27
• 2.5.1 GFS簡介及其優(yōu)勢26-27
• 2.5.2 GFS的架構(gòu)27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第三章 MN-cache緩存系統(tǒng)實現(xiàn)及其云平臺中應用28-44
• 3.1 MN-cache緩存系統(tǒng)架構(gòu)設計28-29
• 3.2 MN-cache緩存系統(tǒng)實現(xiàn)29-33
• 3.2.1 元數(shù)據(jù)服務器端實現(xiàn)29-30
• 3.2.2 緩存客戶端實現(xiàn)30-32
• 3.2.3 數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)32-33
• 3.3 MN-cache緩存系統(tǒng)的緩存策略33-36
• 3.3.1 緩存寫入策略34-35
• 3.3.2 緩存塊映射策略35-36
• 3.3.3 緩存塊替換策略36
• 3.4 MN-cache緩存系統(tǒng)運行流程36-40
• 3.4.1 元數(shù)據(jù)服務器端運行流程36-37
• 3.4.2 緩存客戶端讀操作運行流程37-38
• 3.4.3 寫直達策略下緩存客戶端寫操作運行流程38-39
• 3.4.4 寫回策略下緩存客戶端寫操作運行流程39-40
• 3.5 MN-cache緩存系統(tǒng)在Open Stack中的應用40-43
• 3.5.1 MN-cache緩存系統(tǒng)在Open Stack中的應用架構(gòu)40-41
• 3.5.2 MN-cache緩存系統(tǒng)應用的實現(xiàn)策略41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 MN-cache緩存系統(tǒng)性能分析及實驗評估44-52
• 4.1 MN-cache緩存系統(tǒng)性能分析44-46
• 4.1.1 讀操作耗時分析44
• 4.1.2 寫直達操作耗時分析44-45
• 4.1.3 寫回操作耗時分析45-46
• 4.1.4 性能優(yōu)化分析46
• 4.2 MN-cache緩存系統(tǒng)實驗評估46-51
• 4.2.1 實驗環(huán)境47
• 4.2.2 IOzone介紹47-48
• 4.2.3 讀操作測試48-49
• 4.2.4 寫直達操作測試49-50
• 4.2.5 寫回操作測試50-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 總結(jié)和展望52-54
• 5.1 工作總結(jié)52
• 5.2 下一步工作及展望52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 附錄59-60
• 詳細摘要60-62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 尹洋;劉振軍;許魯;;一種基于磁盤介質(zhì)的網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)緩存[J];軟件學報;2009年10期

  本文關鍵詞：云存儲系統(tǒng)中的網(wǎng)絡緩存關鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：510197