本文關(guān)鍵詞：面向虛擬機(jī)的分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 云計(jì)算 虛擬機(jī) 分布式系統(tǒng) 塊存儲(chǔ) 高性能 高可用性

【摘要】：云計(jì)算被認(rèn)為是繼上次大型計(jì)算機(jī)到“客戶端/服務(wù)器”的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變。一般認(rèn)為,云計(jì)算包括以下幾個(gè)層次的服務(wù):軟件即服務(wù)SaaS,平臺(tái)即服務(wù)PaaS和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS。虛擬機(jī)技術(shù)在IaaS中起到了核心作用,而以虛擬磁盤(pán)為代表的I/O模塊是制約虛擬機(jī)性能的瓶頸。傳統(tǒng)的虛擬機(jī)存儲(chǔ)包括DAS、NAS、SAN以及分布式文件系統(tǒng)。這些存儲(chǔ)方式難以完全滿足IaaS場(chǎng)景下對(duì)容量、性能、可用性、擴(kuò)展性、價(jià)格等方面的需求。通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)面向虛擬機(jī)的專用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng),提供類SAN的語(yǔ)意,簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),避免由于文件服務(wù)語(yǔ)意帶來(lái)的額外復(fù)雜性,提供較高的性能和可用性、幾乎不受限制的擴(kuò)展性,同時(shí)保持低廉的價(jià)格,具有較高的創(chuàng)新性。通過(guò)創(chuàng)新性地結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)卷、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)卷和日志卷,系統(tǒng)達(dá)到了較傳統(tǒng)的三副本技術(shù)(幾乎)同等的可用性,同時(shí)減少了容量開(kāi)銷。并發(fā)寫(xiě)日志和本地?cái)?shù)據(jù)卷、以及后臺(tái)更新遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)卷的方法提高了系統(tǒng)性能。將虛擬機(jī)所需的數(shù)據(jù)遷移到相應(yīng)的宿主機(jī)上,可以提高虛擬機(jī)的性能表現(xiàn)。測(cè)試表明,系統(tǒng)性能良好,提供了底層設(shè)備提供的全部IOPS和絕大部分的帶寬;在故障發(fā)生過(guò)程中,具備容錯(cuò)和恢復(fù)能力,恢復(fù)過(guò)程中的性能仍然可以接受,并沒(méi)有因?yàn)楣收匣謴?fù)導(dǎo)致虛擬機(jī)表現(xiàn)出嚴(yán)重性能問(wèn)題。如下幾個(gè)問(wèn)題留待未來(lái)解決。數(shù)據(jù)遷移的網(wǎng)絡(luò)流量有可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞,引發(fā)連鎖故障,未來(lái)系統(tǒng)應(yīng)提供相應(yīng)的遷移控制機(jī)制。磁盤(pán)硬件故障可能造成數(shù)據(jù)卷的部分內(nèi)容損壞卻無(wú)法檢出,未來(lái)系統(tǒng)應(yīng)該添加完整性校驗(yàn)功能。系統(tǒng)在小塊數(shù)據(jù)連續(xù)寫(xiě)方面性能偏低,需要未來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化。系統(tǒng)沒(méi)有提供對(duì)SSD的感知和利用,這是一個(gè)可以改進(jìn)的方面。
【關(guān)鍵詞】：云計(jì)算 虛擬機(jī) 分布式系統(tǒng) 塊存儲(chǔ) 高性能 高可用性
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP302;TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 研究背景和相關(guān)技術(shù)9-17
• 1.1.1 云計(jì)算9-10
• 1.1.2 虛擬機(jī)10-11
• 1.1.3 集中式存儲(chǔ)系統(tǒng)11-13
• 1.1.4 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)13-17
• 1.1.5 虛擬機(jī)需要的存儲(chǔ)系統(tǒng)17
• 1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 相關(guān)文獻(xiàn)17-18
• 1.2.2 相關(guān)項(xiàng)目18-22
• 1.3 研究?jī)?nèi)容22
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)22-23
• 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)23-56
• 2.1 相關(guān)背景23-26
• 2.1.1 存儲(chǔ)設(shè)備棧概述23-25
• 2.1.2 SCST的功能和架構(gòu)25-26
• 2.1.3 CAP原理和數(shù)據(jù)一致性算法26
• 2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)26-33
• 2.2.1 分布式系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)26-27
• 2.2.2 I/O請(qǐng)求的攔截層次27-29
• 2.2.3 I/O請(qǐng)求的完成層次29-30
• 2.2.4 組成部分30
• 2.2.5 對(duì)虛擬機(jī)的位置感知30-31
• 2.2.6 數(shù)據(jù)一致性設(shè)計(jì)31
• 2.2.7 緩存層次和數(shù)據(jù)完整性31-33
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-34
• 2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)34-56
• 2.4.1 C++語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)35-36
• 2.4.2 程序正確性和契約式編程36-41
• 2.4.3 RAII慣用法41
• 2.4.4 并發(fā)和同步41-47
• 2.4.5 異步操作和Reactor模型47-52
• 2.4.6 異步信號(hào)52-53
• 2.4.7 高效的緩沖區(qū)設(shè)計(jì)53-56
• 3 系統(tǒng)測(cè)試56-61
• 3.1 測(cè)試環(huán)境56
• 3.2 測(cè)試工具56-57
• 3.3 測(cè)試場(chǎng)景57-61
• 3.3.1 宿主機(jī)上本地磁盤(pán)和本地文件的性能57-58
• 3.3.2 宿主機(jī)上本地磁盤(pán)和本地文件經(jīng)SCST和iSCSI掛載的性能58
• 3.3.3 虛擬機(jī)使用本地磁盤(pán)的性能58
• 3.3.4 虛擬機(jī)使用分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能58-59
• 3.3.5 故障恢復(fù)時(shí)的性能59-61
• 4 總結(jié)和展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間的科研及學(xué)術(shù)論文68-71
• 附件71

【相似文獻(xiàn)】

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