云存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量的若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步,信息技術(shù)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(jì)算的概念以來,云計(jì)算已經(jīng)逐步走入人們的生活當(dāng)中,使得計(jì)算資源如同消費(fèi)水電般被人們以按需付費(fèi)的形式使用成為可能。
　　眾所周知,當(dāng)今社會(huì)信息量的爆炸式增長使人們對于存儲(chǔ)量的需求越來越大,也為云存儲(chǔ)發(fā)展提供了契機(jī),成為最快為大家所接受的一種云服務(wù)形式。云存儲(chǔ)用戶范圍從最初的互聯(lián)網(wǎng)

2、行業(yè)擴(kuò)大到企業(yè)、個(gè)人應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。服務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大為云存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)營和維護(hù)帶來了諸多挑戰(zhàn):如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的費(fèi)用、可靠性和可用性等。云存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施需要專門為存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì),并需要不斷擴(kuò)容,隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大維護(hù)數(shù)據(jù)可靠性和可用性的難度也隨之增加。同時(shí)作為云存儲(chǔ)服務(wù)的使用者,無論企業(yè)或者個(gè)人,會(huì)在將數(shù)據(jù)移植到云端前綜合考慮權(quán)衡各種因素,評價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)和性能,例如移植代價(jià)、服務(wù)質(zhì)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(wù)必通過嚴(yán)格的評估

3、才能做出正確合理的決定。
　　針對目前云存儲(chǔ)提供商中,特別是公用云存儲(chǔ)平臺的性能瓶頸,以及云服務(wù)提供商和使用者對于工作負(fù)載開銷的預(yù)估性不足等問題,本論文系統(tǒng)研究了云存儲(chǔ)中服務(wù)質(zhì)量的若干關(guān)鍵問題,重點(diǎn)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(chǔ)系統(tǒng)的可靠性以及其資源調(diào)度策略等主題。此外,隨著越來越多的工作負(fù)載借助于云計(jì)算平臺來完成,對于Infrastructure as a Service(IaaS)提供商來說,一個(gè)很大的挑戰(zhàn)就

4、在于如何進(jìn)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(fèi),即如何用一個(gè)可靠并智能的模型去相對正確地估算負(fù)載所消耗的成本并制定合理的價(jià)格策略。
　　針對上述的問題和挑戰(zhàn),本文的主要貢獻(xiàn)如下:提出一種基于混合公有云存儲(chǔ)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)――CloudMW,CloudMW針對公有云存儲(chǔ)平臺中,存儲(chǔ)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(jìn)方案,通過借鑒RAID系統(tǒng)中復(fù)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(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和性能的優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明CloudMW能很好地維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并支持?jǐn)?shù)據(jù)共享且在線服務(wù)性能得到保障。
　　當(dāng)前將用于本地存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的糾錯(cuò)碼技術(shù)引入到分布式的云存儲(chǔ)環(huán)境成為趨勢,以取代當(dāng)前云存儲(chǔ)系統(tǒng)中常用的多份副本可靠性策略。針對工作負(fù)載的多樣性特點(diǎn),深入云存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部,本文提出了一種基于負(fù)載特征的云存儲(chǔ)可靠性框架――CloudRAID,把工作負(fù)載的特征考慮到可靠

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

7、度算法中,通過實(shí)驗(yàn)證明本調(diào)度算法同其他調(diào)度算法相比能達(dá)到更好的負(fù)載均衡并使云存儲(chǔ)提供商獲得更高的利潤率。
　　最后提出云環(huán)境中工作負(fù)載成本開銷模型――CloudCOST,該模型具備較強(qiáng)的靈活性,既能將應(yīng)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(yīng)性,即對應(yīng)用分配方式的敏感度較低,能基于應(yīng)用負(fù)載突發(fā)性對IT公司的不同應(yīng)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(yīng)用,把這些應(yīng)用移植到云端,此外能整體為I