云计算背景下基于FPGA的文件管理系统与Web缓存的紧耦合研究与分析

发布时间：2023-03-04 02:26

　　在云计算时代中,用户对于数据的吞吐速度、稳定性和安全性有了更高的要求,然而随着网络服务快速发展,WEB应用系统的数据量不断增加,互联网资源的全球分布日趋分散,在终端用户和网络资源间的“鸿沟”也愈发明显。所以提高WEB应用系统数据存储性能,在用户和数据服务之间建立稳定、快速、高并发的数据通路,提供具有高吞吐率、高可靠性的数据存储系统是十分必要的,也是当前互联网研究领域的前沿方向。 分布式文件系统和Web缓存机制的研究是当前互联网领域的两个重要研究内容,两者的最终目的是将网络资源融合,拉近与用户间的距离,并最终消除用户与网络资源间的“鸿沟”,然而很少有研究将两者的优势结合起来,提高Web服务器的性能,从而提高服务效能。本论文着重对文件系统和Web缓存机制的融合做了深入的研究,并以现场可编程门阵列(FPGA)为平台做了相应的实践。提出了文件管理系统单元(FMSU,File Management System Unit)及基于FPGA的面向应用的Web服务系统的体系结构,对硬件传输单元(Hardware Transfer Unit)和专用嵌入式文件系统(ASEFS:Application Sp...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 云计算中的操作系统及文件系统
        1.2.2 Web 缓存技术的研究
    1.3 研究目标和主要工作
    1.4 文章结构
第二章 分布式文件系统与WEB 缓存机制
    2.1 分布式文件系统
        2.1.1 GFS(Google File System)文件系统
        2.1.2 HDFS(Hadoop Distributed File System)文件系统
        2.1.3 KFS(Kosmos Distributed File System)文件系统
    2.2 Web 缓存机制
        2.2.1 Cache 设计原理
        2.2.2 Web 缓存系统的部署
        2.2.3 Web 缓存服务器的历史沿革与应用模式
        2.2.4 Web 缓存的工作机制
    2.3 分布式文件系统与Web 接入的紧耦合
        2.3.1 缩短用户与数据之间的距离
        2.3.2 紧耦合的若干研究方向
    2.4 本章小结
第三章 WEB 系统的软硬件协同设计及工作模型
    3.1 系统构架
        3.1.1 嵌入式软核处理器(MicroBlaze^TM)
        3.1.2 Web 服务处理模块(WPM)
        3.1.3 文件管理系统单元(FMSU)
        3.1.4 寄存器互联(Register Bank)
        3.1.5 存储单元
        3.1.6 其他相关单元
    3.2 工作模型
    3.3 Web 系统的软硬件协同设计
        3.3.1 软件处理及硬件功能模块的设计与划分
        3.3.2 软硬件协同设计的实现方法
    3.4 专用嵌入式文件管理系统(ASEFS)
        3.4.1 读写驱动函数
        3.4.2 开辟数据存储区域
        3.4.3 格式化File System
        3.4.4 初始化File System
        3.4.5 创建、关闭文件
        3.4.6 文件读写操作
        3.4.7 文件的其他操作
    3.5 硬件传输单元
        3.5.1 从DDR 到DDR
        3.5.2 从DDR 到BRAM
    3.6 软硬件接口设计
    3.7 本章小结
第四章 实验结果分析及性能评估
    4.1 硬件模块仿真
        4.1.1 仿真环境
        4.1.2 设置激励
        4.1.3 仿真结果
    4.2 FMSU 实现结果
        4.2.1 实验设置
        4.2.2 实验过程和结果
    4.3 资源使用率
    4.4 预期系统的性能评估
        4.4.1 理论依据
        4.4.2 系统性能评估
    4.5 本章小结
第五章 结束语
    5.1 主要工作与创新点
    5.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3753555