基于對象存儲的混合塊存儲系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著云計算的不斷發(fā)展，虛擬化塊設(shè)備也已成為數(shù)據(jù)中心為虛擬機提供塊存儲的主流方式。相比于直接使用本地存儲設(shè)備的方式，基于網(wǎng)絡的虛擬化塊設(shè)備在可訪問性、可拓展性、可管理性等方面具有顯著的優(yōu)勢。與此同時，固態(tài)硬盤的出現(xiàn)和發(fā)展，使得虛擬機能夠以此極大地提升數(shù)據(jù)訪問的性能，并使得具有低時延要求的應用由此獲益。然而，由于固態(tài)硬盤相比于機械硬盤高昂得多的單位容量價格，對于大型數(shù)據(jù)中心而言，構(gòu)建完全基于固態(tài)硬盤的存儲系統(tǒng)在經(jīng)濟上仍然是不明智的。

2、　　為了既提升存儲性能同時節(jié)約成本，基于混合存儲設(shè)備的系統(tǒng)成為理想的存儲方案。盡管目前已有許多關(guān)于該領(lǐng)域的研究，由于云環(huán)境本身的復雜性，如何基于混合存儲設(shè)備有效地構(gòu)建云規(guī)模的虛擬化塊存儲系統(tǒng)仍亟需進一步研究。首先，虛擬化環(huán)境下的I/O負載通常集中于非結(jié)構(gòu)化的虛擬機磁盤鏡像，這使得文件系統(tǒng)并非最佳選擇。其次，虛擬機的高可訪問性要求使得非在線的數(shù)據(jù)放置策略不再可行。此外，先前研究所采用的不具有可拓展性的數(shù)據(jù)迀移策略的負面影響將在云環(huán)境中被放

3、大。
　　為了應對這些問題，本文基于對象存儲架構(gòu)，設(shè)計并實現(xiàn)了分層的混合塊存儲系統(tǒng)：MOBBS。利用對象存儲數(shù)據(jù)散列存儲的特點，MOBBS將數(shù)據(jù)分塊在 SSD和HDD層之間根據(jù)實時I/O負載進行動態(tài)的迀移，以達到有效利用混合存儲設(shè)備的目的。本文設(shè)計的數(shù)據(jù)放置算法使得存儲對象數(shù)據(jù)的設(shè)備能夠適應于數(shù)據(jù)的I/O負載特征。為了降低數(shù)據(jù)迀移所帶來的影響，基于對象存儲的特點，本文提出了并行的數(shù)據(jù)迀移策略。通過將數(shù)據(jù)迀移的壓力分散于整個存儲設(shè)備

4、集群，該策略同時極大地提升了系統(tǒng)的可拓展性。此外，受益于對象存儲中數(shù)據(jù)直接訪問的特點，MOBBS十分適應于非結(jié)構(gòu)化的虛擬磁盤鏡像文件的存儲。
　　在系統(tǒng)實現(xiàn)方面，本文修改了Ceph和QEMU的源代碼，并將大部分的復雜性對QEMU進行了屏蔽，從而盡可能減少對現(xiàn)有虛擬化環(huán)境的影響。在測試方面，本文同時使用了塊級別和文件系統(tǒng)級別的I/O負載對MOBBS的有效性進行測試。此外，本文還對迀移策略的有效性進行了測試和驗證。測試結(jié)果顯示，MOB