分布式缓存系统动态扩展策略的研究

发布时间：2017-10-19 21:34

  本文关键词：分布式缓存系统动态扩展策略的研究

  更多相关文章： 分布式缓存 一致性哈希 虚拟节点 负载均衡 动态扩展

【摘要】：随着互联网技术的飞速发展,网络应用的用户数量呈爆炸性增长,同时用户对应用数据交互及服务快速响应的要求也日渐增高,应用需要处理的数据已由PB级上升到EB级,经常引发特大规模的数据访问,数据库的高并发访问问题亟待解决。分布式缓存抛弃原始的关系型数据库,采用Key-Value键值对的形式来管理数据,同时配以高速内存作为存储介质,可以有效解决后台数据库和应用服务器之间的I/O瓶颈问题,大幅提高数据的访问速度。本文首先分析了当前分布式缓存技术的研究现状,并对比了典型的分布式缓存产品,介绍了分布式缓存的特性、应用场景和发展历程。其次,对分布式缓存系统的动态扩展性方面展开研究,在一致性哈希算法的基础上,提出一种基于虚拟节点的双映射策略来加快动态扩展的过程。该策略通过将虚拟节点同时映射给新旧两个物理节点的方式,保证了数据请求的命中率,同时系统空间得到了扩展,性能得到提升。第三,针对分布式系统较容易出现的热点数据问题,提出一种重均衡策略来实现负载的重均衡。该策略通过改变虚拟节点在哈希环上的位置分布,缩短负载较为严重的虚拟节点在环上所占的长度,加长负载较轻的虚拟节点的长度,从而使缓解系统的负载不均问题。最后,利用Memcached搭建了一个分布式缓存系统来为一个网上书店提供缓存服务。通过LoadRunner模拟用户请求对本文的两种策略进行测试分析,实验结果表明双映射策略(VDM)具有良好的动态扩展能力,可以快速地完成扩展任务,虚拟节点的位移策略(VLA)可以有效解决热点问题,均衡服务器的压力。
【关键词】：分布式缓存 一致性哈希 虚拟节点 负载均衡 动态扩展
【学位授予单位】：广西民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本文工作14-16
• 2 分布式缓存技术研究16-27
• 2.1 常见的分布式缓存系统拓扑结构16-19
• 2.2 分布式缓存解决方案19-21
• 2.3 典型的分布式缓存系统21-24
• 2.3.1 Oracle Coherence21
• 2.3.2 Terracotta21-22
• 2.3.3 Memcached22-23
• 2.3.4 EhCache23-24
• 2.3.5 Jboss Cache24
• 2.4 分布式缓存的特性24-25
• 2.5 典型应用场景25
• 2.6 分布式缓存的发展25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 3 弹性分布式缓存动态扩展策略27-36
• 3.1 一致性哈希算法27-30
• 3.1.1 一致性哈希算法概述27-29
• 3.1.2 基于虚拟节点策略的一致性哈希算法29-30
• 3.2 基于一致性哈希算法的动态扩展的改进30-35
• 3.2.1 动态扩展后虚拟节点映射策略31
• 3.2.2 算法实现31-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 热点数据的重均衡问题的研究36-40
• 4.1 虚拟节点位移策略36
• 4.2 算法实现36-39
• 4.3 本章小结39-40
• 5 性能仿真分析40-45
• 5.1 实验环境40
• 5.2 基本参数配置40-41
• 5.3 测试结果分析41-45
• 6 总结与展望45-46
• 参考文献46-50
• 致谢50-51
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目51-52
• 攻读学位期间发表的学术论文52

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本文编号：1063443