基于分布式文件系統(tǒng)GlusterFS的橫向擴(kuò)展云存儲(chǔ)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著大數(shù)據(jù)，云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等的迅猛發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)需要被存儲(chǔ)和分析，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)服務(wù)器在性能和擴(kuò)展性方面越來越不能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)現(xiàn)在和未來的需求。云存儲(chǔ)作為未來存儲(chǔ)發(fā)展的主要方向，對(duì)云存儲(chǔ)架構(gòu)的研究顯得迫切而重要。橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)(Scale-out)相對(duì)于縱向擴(kuò)展存儲(chǔ)(Scale-up)由于在擴(kuò)展性，穩(wěn)定性，安全性等方面具有突出的優(yōu)勢，很適合作為云存儲(chǔ)的底層架構(gòu)，越來越受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重視。與此同時(shí)，眾多的分布式文件系統(tǒng)也得到了長足的

2、發(fā)展，GlusterFS作為其中設(shè)計(jì)思路獨(dú)特又在性能和擴(kuò)展性方面優(yōu)勢突出的一種開源分布式文件系統(tǒng)，具有非常光明的前景。
　　雖然橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)具有明顯的優(yōu)勢，但存儲(chǔ)服務(wù)器的高功耗卻是存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展的一大制約因素，存儲(chǔ)密度不高也是亟待解決的瓶頸。而GlusterFS在安全性方面的不足已經(jīng)阻礙其進(jìn)一步的發(fā)展，其針對(duì)定制服務(wù)器的優(yōu)化也明顯不足。本文在深入分析傳統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)瓶頸和傳統(tǒng)橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)的不足的基礎(chǔ)上，研究并提出了一種新型的橫向擴(kuò)展的云

3、存儲(chǔ)方案。
　　硬件方面，基于CPU芯片是服務(wù)器主板的主要功耗來源，降低CPU芯片的功耗可以有效降低其他功能單元的耗電量，本文詳細(xì)分析了CPU性能和功耗之間的關(guān)系，針對(duì)云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型和計(jì)算特征，概念性設(shè)計(jì)了“云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)專用CPU芯片”，并通過減少外圍不必要芯片，設(shè)計(jì)了專門用于云存儲(chǔ)的微服務(wù)器。為了提高存儲(chǔ)密度，研究并實(shí)現(xiàn)了在2U機(jī)箱中單節(jié)點(diǎn)集成18塊3.5寸硬盤，并通過對(duì)固態(tài)硬盤優(yōu)化技術(shù)和萬兆以太網(wǎng)技術(shù)來提高I/O性能和帶寬。在

4、此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了低功耗高密度的基于微服務(wù)器的云存儲(chǔ)一體機(jī)。
　　系統(tǒng)軟件方面，研究了現(xiàn)有的分布式文件系統(tǒng)GlusterFS，肯定了其在性能，擴(kuò)展等方面的優(yōu)勢。從緩存，合并小順序I/O，條帶化等方面研究了GlusterFS的優(yōu)化策略，并提出了針對(duì)性的改進(jìn)措施。在安全機(jī)制方面，分析了其不足之處，如沒有提供任何的身份驗(yàn)證機(jī)制和訪問控制機(jī)制等，它采用的加解密算法—rot13，也是非常容易被破解。針對(duì)上述缺陷，本文主要從密鑰和身份驗(yàn)證方面對(duì)G