面向云計算平臺的網(wǎng)絡(luò)緩存系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、云計算是一種流行的基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式。它計算互聯(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)交付給個人用戶和企業(yè)。而云計算系統(tǒng)就是建立在此基礎(chǔ)上，它由連接在互聯(lián)網(wǎng)各種各樣的個人計算機、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算服務(wù)和存儲服務(wù)。在云計算系統(tǒng)中，存儲子系統(tǒng)是通過整合網(wǎng)絡(luò)上各種不同的存儲設(shè)備，向用戶提供數(shù)據(jù)存儲和管理服務(wù)的系統(tǒng)。當(dāng)今的云存儲子系統(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，存儲子系統(tǒng)由于對外的網(wǎng)絡(luò)速度問題，無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，影響了存儲服務(wù)的可用性。
　　本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，設(shè)計和實現(xiàn)了基于OpenStack的IaaS基礎(chǔ)云計算系統(tǒng)OCloud（OpenStack Based Cloud System），并針對存儲子系統(tǒng)的寬帶瓶頸問題，設(shè)計和實現(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項目，設(shè)計和實現(xiàn)了基礎(chǔ)云計算系統(tǒng)OCloud。首先，本文針對OCloud系統(tǒng)中已有的塊級別存儲模塊存在單點故障的問題，設(shè)計和實現(xiàn)了分布式的塊級別存儲子系統(tǒng)Orthrus。它可以有效地避免單點故障問題。其次，本文為減輕云系統(tǒng)鏡像存儲模塊的空間壓力，采用LiveDFS作為存儲模塊的文件系統(tǒng)，實現(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)的所有的虛擬機實例和物理節(jié)點，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)和實現(xiàn)了個人網(wǎng)盤服務(wù)，平行計算服務(wù)以及教學(xué)管理平臺服務(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)。
　　針對云計算平臺中共享存儲子系統(tǒng)的寬帶限制問題，本文設(shè)計和實現(xiàn)了面向云計算系統(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)計該系統(tǒng)時，本文設(shè)計了基于本

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，針對內(nèi)存空間有空余的客戶機，本文又提出了雙層緩存策略，利用多余內(nèi)存空間進一步提升系統(tǒng)整體性能。通過實驗證明，在8臺客戶端節(jié)點同時訪問共享存儲設(shè)備時，相對于原始共享存儲設(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