基于Orleans的块存储系统的设计与实现

发布时间：2017-04-24 18:06

  本文关键词：基于Orleans的块存储系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着云计算时代的来临,“并行处理”这个词语无时无刻不影响着我们的方方面面。日常生活中很多应用软件都要求具有并行的特性。例如,百度或者Google的搜索引擎可以同时支持大量用户不同的查询,这些查询任务的本身就是并行的,这就要求我们在设计这些查询任务时直观就应该设计成并发执行任务。再比如,在12306官网上购票系统中,要求购票系统可以同时支持大量的查询、购票、退票等请求,因此在购票系统中的这些任务都是并发执行的,并且不同的任务之间可能存在相互作用,都需要进行通信、同步以及互斥等操作。例如一个退票任务需要先购票任务后才可以发起,还有一个购票任务可能需要先查询是否有余票,同一种票之间不同的购票任务之间必须是互斥的进行。在上个世纪七八十年代就已经提出了并行编程模型,这些模型就包括Actor模型。当初理论模型经过多年的发展到现今主流的分布式编程模型都证明Actor模型适合分布式并行计算。而传统的块存储原型系统,在如今云计算时代碰到它的瓶颈,例如块存储的原型系统的元数据服务,当有大量的读写命令下发时,很多命令都是高并发的,而这些读写请求往往需要通过一系列的通信、同步和互斥等操作来完成,此时块存储的原型系统的元数据服务模块就成了瓶颈,无法做到低延迟,在扩展的同时性能得不到保证,除此之外,该存储系统也要求具有并行的特性。本文尝试采用微软2015年开源出来的Actor模型:Orleans框架,能够有效的应对当今云计算时代应用部署在云端的高并发,以及提供对应用程序提供高可靠性和高扩展性。本文采用Orleans去实现一个简单的块存储原型系统,并通过试验证明,采用Orleans实现的块存储系统可能具有良好的可扩展性scale-out。
【关键词】：Orleans 块存储 分布式对象存储 Actor模型 C++Actor Framework
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 论文背景与研究意义10
• 1.2 相关的理论研究10-13
• 1.3 本文的工作13-14
• 1.4 论文的组织结构14-15
• 第2章 相关基础知识的介绍15-26
• 2.1 存储知识的简单介绍15-17
• 2.1.1 存储地址空间映射模型15-17
• 2.2 Actor模型的介绍17-19
• 2.3 Erlang的介绍19-20
• 2.3.1 Erlang的历史介绍19
• 2.3.2 Erlang的可扩展性19-20
• 2.4 CAF的介绍20-21
• 2.4.1 CAF的历史介绍20
• 2.4.2 CAF的可扩展性20-21
• 2.5 Orleans的介绍21-26
• 2.5.1“虚拟Actor”22
• 2.5.2 容器Silo22-23
• 2.5.3 Grain单线程执行23
• 2.5.4 Orleans中的编程方式23-24
• 2.5.5 Orleans中的Actor自动多实例24
• 2.5.6 Orleans的容错性24-25
• 2.5.7 Orleans扩展性25-26
• 第3章 整个系统的结构框架和功能26-32
• 3.1 整个系统的结构框架26-27
• 3.2 SocketClient模块功能27-28
• 3.3 Driver模块功能28
• 3.4 Volume模块功能28-29
• 3.5 Extent模块功能29
• 3.6 Ckg模块功能29-30
• 3.7 Disk模块功能30-32
• 第4章 服务端和客户端的设计与实现以及技术难点32-47
• 4.1 socket Ben Client端的实现33-34
• 4.2 Driver Grain的设计与实现34-35
• 4.3 Volume Grain的设计与实现35-37
• 4.4 Extent Grain的设计与实现37-38
• 4.5 CKG Grain的设计与实现38-39
• 4.6 Disk Grain的设计与实现39-40
• 4.7 Mds Grain的设计与实现40-41
• 4.8 客户端部分的设计与实现41-45
• 4.8.1 模拟用户下发IO命令部分41-44
• 4.8.2 统计IO命令处理执行结果部分44-45
• 4.9 涉及到的技术难点45-47
• 4.9.1 同步问题的说明45
• 4.9.2 Grains之间消息通信造成的死锁问题45-47
• 第5章 实验以及结果分析47-52
• 5.1 实验环境47
• 5.2 实验与分析47-52
• 第6章 总结与展望52-54
• 6.1 本文的总结52
• 6.2 展望52-54
• 参考文献54-58
• 作者简介58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 周江;王伟平;孟丹;马灿;古晓艳;蒋杰;;面向大数据分析的分布式文件系统关键技术[J];计算机研究与发展;2014年02期

2 廖彬;于炯;张陶;杨兴耀;;基于分布式文件系统HDFS的节能算法[J];计算机学报;2013年05期

3 杨德志,黄华,张建刚,许鲁;大容量、高性能、高扩展能力的蓝鲸分布式文件系统[J];计算机研究与发展;2005年06期

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本文编号：324687