云存儲服務質量的若干關鍵問題研究.pdf

1、隨著科技的進步,信息技術的發(fā)展日新月異,特別是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,促成人類生活的改變,從2006年Amazon公司發(fā)布AWS系統(tǒng)到2007年IBM和谷歌公司提出云計算的概念以來,云計算已經(jīng)逐步走入人們的生活當中,使得計算資源如同消費水電般被人們以按需付費的形式使用成為可能。
　　眾所周知,當今社會信息量的爆炸式增長使人們對于存儲量的需求越來越大,也為云存儲發(fā)展提供了契機,成為最快為大家所接受的一種云服務形式。云存儲用戶范圍從最初的互聯(lián)網(wǎng)

2、行業(yè)擴大到企業(yè)、個人應用等多個領域。服務規(guī)模的擴大為云存儲系統(tǒng)運營和維護帶來了諸多挑戰(zhàn):如數(shù)據(jù)存儲的費用、可靠性和可用性等。云存儲的基礎設施需要專門為存儲海量數(shù)據(jù)而設計,并需要不斷擴容,隨著規(guī)模的不斷擴大維護數(shù)據(jù)可靠性和可用性的難度也隨之增加。同時作為云存儲服務的使用者,無論企業(yè)或者個人,會在將數(shù)據(jù)移植到云端前綜合考慮權衡各種因素,評價各項指標和性能,例如移植代價、服務質量、數(shù)據(jù)的可獲得性,特別是后續(xù)持續(xù)使用的開銷等,務必通過嚴格的評估

3、才能做出正確合理的決定。
　　針對目前云存儲提供商中,特別是公用云存儲平臺的性能瓶頸,以及云服務提供商和使用者對于工作負載開銷的預估性不足等問題,本論文系統(tǒng)研究了云存儲中服務質量的若干關鍵問題,重點考慮公有云平臺的性能穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)可獲得性、云存儲系統(tǒng)的可靠性以及其資源調度策略等主題。此外,隨著越來越多的工作負載借助于云計算平臺來完成,對于Infrastructure as a Service(IaaS)提供商來說,一個很大的挑戰(zhàn)就

4、在于如何進行精確的成本核算并向租用其平臺的Software as a Service(SaaS)用戶收費,即如何用一個可靠并智能的模型去相對正確地估算負載所消耗的成本并制定合理的價格策略。
　　針對上述的問題和挑戰(zhàn),本文的主要貢獻如下:提出一種基于混合公有云存儲的優(yōu)化結構――CloudMW,CloudMW針對公有云存儲平臺中,存儲性能穩(wěn)定度不足及對數(shù)據(jù)共享支持度不夠等問題給出了優(yōu)化改進方案,通過借鑒RAID系統(tǒng)中復制和分塊的思想,

5、將數(shù)據(jù)條帶化放置到云端,并利用中間件技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和性能的優(yōu)化,實驗結果證明CloudMW能很好地維護系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并支持數(shù)據(jù)共享且在線服務性能得到保障。
　　當前將用于本地存儲或網(wǎng)絡系統(tǒng)可靠性的糾錯碼技術引入到分布式的云存儲環(huán)境成為趨勢,以取代當前云存儲系統(tǒng)中常用的多份副本可靠性策略。針對工作負載的多樣性特點,深入云存儲系統(tǒng)內部,本文提出了一種基于負載特征的云存儲可靠性框架――CloudRAID,把工作負載的特征考慮到可靠

6、性的保障機制選擇中,通過定量化的評價模型,自適應地合理構建云存儲可靠性策略,并且在HDFS中實現(xiàn)CloudRAID原型,以驗證其有效性以及服務能力。
　　還特別關注云存儲提供商的利潤率,提出了一種云端自適應的利潤優(yōu)先的調度效用優(yōu)化算法――CloudIO用于分布式云存儲環(huán)境的I/O資源調度,該算法在保證云存儲提供商服務能力的前提下,避免工作負載突發(fā)性導致的性能下降乃至停滯,在最大化滿足服務水平目標的同時,把云存儲提供商的利潤考慮到調

7、度算法中,通過實驗證明本調度算法同其他調度算法相比能達到更好的負載均衡并使云存儲提供商獲得更高的利潤率。
　　最后提出云環(huán)境中工作負載成本開銷模型――CloudCOST,該模型具備較強的靈活性,既能將應用分配到更大的資源池中,也考慮了更優(yōu)化的資源共享,并具有自適應性,即對應用分配方式的敏感度較低,能基于應用負載突發(fā)性對IT公司的不同應用創(chuàng)建突發(fā)過濾器,過濾掉那些因突發(fā)性太劇烈而使成本過高的應用,把這些應用移植到云端,此外能整體為I