云存儲系統(tǒng)中的網絡緩存關鍵技術研究.pdf

1、隨著云計算技術的發(fā)展和對云計算技術應用的不斷增長，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

2、決的課題。
　　本文對云計算相關技術進行深入分析，并比較國內外現(xiàn)有網絡緩存技術，設計并實現(xiàn)了適用于多節(jié)點的塊級別網絡緩存系統(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

3、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網絡協(xié)議實現(xiàn)。
　?。?）提出MN-cache緩存系統(tǒng)在OpenStack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)中心內部局域網絡的帶寬優(yōu)勢，提升塊級云存儲服

4、務Cinder的I/O性能。本文詳細介紹了應用方案的系統(tǒng)架構，并設計了MN-cache緩存系統(tǒng)應用的實現(xiàn)策略。
　?。?）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。
　?。?）對MN-cache緩存系統(tǒng)進行實驗評估以驗