基于分布式文件系統GlusterFS的橫向擴展云存儲的研究與實現.pdf

1、隨著大數據，云計算和物聯網等的迅猛發(fā)展，越來越多的數據需要被存儲和分析，傳統的存儲服務器在性能和擴展性方面越來越不能滿足數據存儲現在和未來的需求。云存儲作為未來存儲發(fā)展的主要方向，對云存儲架構的研究顯得迫切而重要。橫向擴展存儲(Scale-out)相對于縱向擴展存儲(Scale-up)由于在擴展性，穩(wěn)定性，安全性等方面具有突出的優(yōu)勢，很適合作為云存儲的底層架構，越來越受到學術界和工業(yè)界的重視。與此同時，眾多的分布式文件系統也得到了長足的

2、發(fā)展，GlusterFS作為其中設計思路獨特又在性能和擴展性方面優(yōu)勢突出的一種開源分布式文件系統，具有非常光明的前景。
　　雖然橫向擴展存儲具有明顯的優(yōu)勢，但存儲服務器的高功耗卻是存儲節(jié)點擴展的一大制約因素，存儲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阻礙其進一步的發(fā)展，其針對定制服務器的優(yōu)化也明顯不足。本文在深入分析傳統存儲架構瓶頸和傳統橫向擴展存儲的不足的基礎上，研究并提出了一種新型的橫向擴展的云

3、存儲方案。
　　硬件方面，基于CPU芯片是服務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，本文詳細分析了CPU性能和功耗之間的關系，針對云存儲的數據類型和計算特征，概念性設計了“云存儲節(jié)點專用CPU芯片”，并通過減少外圍不必要芯片，設計了專門用于云存儲的微服務器。為了提高存儲密度，研究并實現了在2U機箱中單節(jié)點集成18塊3.5寸硬盤，并通過對固態(tài)硬盤優(yōu)化技術和萬兆以太網技術來提高I/O性能和帶寬。在

4、此基礎上設計了低功耗高密度的基于微服務器的云存儲一體機。
　　系統軟件方面，研究了現有的分布式文件系統GlusterFS，肯定了其在性能，擴展等方面的優(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，并提出了針對性的改進措施。在安全機制方面，分析了其不足之處，如沒有提供任何的身份驗證機制和訪問控制機制等，它采用的加解密算法—rot13，也是非常容易被破解。針對上述缺陷，本文主要從密鑰和身份驗證方面對G