基于對(duì)象存儲(chǔ)的混合塊存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著云計(jì)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(jī)提供塊存儲(chǔ)的主流方式。相比于直接使用本地存儲(chǔ)設(shè)備的方式，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化塊設(shè)備在可訪問(wèn)性、可拓展性、可管理性等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，固態(tài)硬盤的出現(xiàn)和發(fā)展，使得虛擬機(jī)能夠以此極大地提升數(shù)據(jù)訪問(wèn)的性能，并使得具有低時(shí)延要求的應(yīng)用由此獲益。然而，由于固態(tài)硬盤相比于機(jī)械硬盤高昂得多的單位容量?jī)r(jià)格，對(duì)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(chǔ)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上仍然是不明智的。

2、　　為了既提升存儲(chǔ)性能同時(shí)節(jié)約成本，基于混合存儲(chǔ)設(shè)備的系統(tǒng)成為理想的存儲(chǔ)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(fù)雜性，如何基于混合存儲(chǔ)設(shè)備有效地構(gòu)建云規(guī)模的虛擬化塊存儲(chǔ)系統(tǒng)仍亟需進(jìn)一步研究。首先，虛擬化環(huán)境下的I/O負(fù)載通常集中于非結(jié)構(gòu)化的虛擬機(jī)磁盤鏡像，這使得文件系統(tǒng)并非最佳選擇。其次，虛擬機(jī)的高可訪問(wèn)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(fù)面影響將在云環(huán)境中被放

3、大。
　　為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，本文基于對(duì)象存儲(chǔ)架構(gòu)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分層的混合塊存儲(chǔ)系統(tǒng)：MOBBS。利用對(duì)象存儲(chǔ)數(shù)據(jù)散列存儲(chǔ)的特點(diǎn)，MOBBS將數(shù)據(jù)分塊在 SSD和HDD層之間根據(jù)實(shí)時(shí)I/O負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)的迀移，以達(dá)到有效利用混合存儲(chǔ)設(shè)備的目的。本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)放置算法使得存儲(chǔ)對(duì)象數(shù)據(jù)的設(shè)備能夠適應(yīng)于數(shù)據(jù)的I/O負(fù)載特征。為了降低數(shù)據(jù)迀移所帶來(lái)的影響，基于對(duì)象存儲(chǔ)的特點(diǎn)，本文提出了并行的數(shù)據(jù)迀移策略。通過(guò)將數(shù)據(jù)迀移的壓力分散于整個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備

4、集群，該策略同時(shí)極大地提升了系統(tǒng)的可拓展性。此外，受益于對(duì)象存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)直接訪問(wèn)的特點(diǎn)，MOBBS十分適應(yīng)于非結(jié)構(gòu)化的虛擬磁盤鏡像文件的存儲(chǔ)。
　　在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面，本文修改了Ceph和QEMU的源代碼，并將大部分的復(fù)雜性對(duì)QEMU進(jìn)行了屏蔽，從而盡可能減少對(duì)現(xiàn)有虛擬化環(huán)境的影響。在測(cè)試方面，本文同時(shí)使用了塊級(jí)別和文件系統(tǒng)級(jí)別的I/O負(fù)載對(duì)MOBBS的有效性進(jìn)行測(cè)試。此外，本文還對(duì)迀移策略的有效性進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果顯示，MOB