面向云計(jì)算平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).pdf

1、云計(jì)算是一種流行的基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式。它計(jì)算互聯(lián)網(wǎng)上的硬件資源以及軟件資源，并將這兩種資源虛擬化成服務(wù)交付給個(gè)人用戶和企業(yè)。而云計(jì)算系統(tǒng)就是建立在此基礎(chǔ)上，它由連接在互聯(lián)網(wǎng)各種各樣的個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、磁盤整列等設(shè)備組成，通過各種虛擬化技術(shù)和分布式技術(shù)為龐大的用戶群體提供各種計(jì)算服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)。在云計(jì)算系統(tǒng)中，存儲(chǔ)子系統(tǒng)是通過整合網(wǎng)絡(luò)上各種不同的存儲(chǔ)設(shè)備，向用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理服務(wù)的系統(tǒng)。當(dāng)今的云存儲(chǔ)子系統(tǒng)往往擁有龐大的數(shù)據(jù)中心，集

2、中管理用戶數(shù)據(jù)，支撐著數(shù)量巨大的用戶存儲(chǔ)服務(wù)。這樣的基礎(chǔ)架構(gòu)模式帶來了寬帶瓶頸問題——即當(dāng)用戶訪問量過大時(shí)，存儲(chǔ)子系統(tǒng)由于對(duì)外的網(wǎng)絡(luò)速度問題，無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，影響了存儲(chǔ)服務(wù)的可用性。
　　本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于OpenStack的IaaS基礎(chǔ)云計(jì)算系統(tǒng)OCloud（OpenStack Based Cloud System），并針對(duì)存儲(chǔ)子系統(tǒng)的寬帶瓶頸問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于本地塊設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)緩

3、存系統(tǒng)NDM-Cache（Network Device Mapper Cache）。
　　本文基于開源的OpenStack項(xiàng)目，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)云計(jì)算系統(tǒng)OCloud。首先，本文針對(duì)OCloud系統(tǒng)中已有的塊級(jí)別存儲(chǔ)模塊存在單點(diǎn)故障的問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了分布式的塊級(jí)別存儲(chǔ)子系統(tǒng)Orthrus。它可以有效地避免單點(diǎn)故障問題。其次，本文為減輕云系統(tǒng)鏡像存儲(chǔ)模塊的空間壓力，采用LiveDFS作為存儲(chǔ)模塊的文件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鏡像重復(fù)數(shù)據(jù)的刪除

4、功能。再次，本文為了能監(jiān)控系統(tǒng)的所有的虛擬機(jī)實(shí)例和物理節(jié)點(diǎn)，部署了Ganglia監(jiān)控系統(tǒng)。最后，本文面向校園內(nèi)師生的科研和學(xué)習(xí)工作，開發(fā)和實(shí)現(xiàn)了個(gè)人網(wǎng)盤服務(wù)，平行計(jì)算服務(wù)以及教學(xué)管理平臺(tái)服務(wù)。全校的師生可以通過web瀏覽器方便地訪問和使用這些服務(wù)。
　　針對(duì)云計(jì)算平臺(tái)中共享存儲(chǔ)子系統(tǒng)的寬帶限制問題，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了面向云計(jì)算系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)NDM-Cache。該緩存系統(tǒng)采用本地塊設(shè)備作為緩存設(shè)備。在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，本文設(shè)計(jì)了基于本

5、地塊設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并提出了面向網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方案。并且在此基礎(chǔ)上，針對(duì)內(nèi)存空間有空余的客戶機(jī)，本文又提出了雙層緩存策略，利用多余內(nèi)存空間進(jìn)一步提升系統(tǒng)整體性能。通過實(shí)驗(yàn)證明，在8臺(tái)客戶端節(jié)點(diǎn)同時(shí)訪問共享存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，相對(duì)于原始共享存儲(chǔ)設(shè)備和DM-Cache系統(tǒng)，基于本地普通磁盤的原型NDM-Cache系統(tǒng)在數(shù)據(jù)讀取性能上分別平均提高了11.31％和2.34%，而基于SSD盤的原型NDM-Cache則分別平均提高了18.4