基于Ceph分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能優(yōu)化研究.pdf

1、近年來云存儲(chǔ)技術(shù)的極速發(fā)展，對(duì)后端存儲(chǔ)系統(tǒng)的服務(wù)性能和存儲(chǔ)容量都提出了新的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分布均衡和系統(tǒng)容錯(cuò)方面的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，但是在虛擬磁盤服務(wù)質(zhì)量上還有存在很大的優(yōu)化空間。出于成本考慮，現(xiàn)有的存儲(chǔ)系統(tǒng)通常以磁盤作為主要的存儲(chǔ)介質(zhì)，而固態(tài)盤作為一種新型的存儲(chǔ)設(shè)備，在性能上與磁盤相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，可以巧妙的將固態(tài)盤應(yīng)用于分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)之中以提升分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)尤其是虛擬磁盤服務(wù)的服

2、務(wù)質(zhì)量。本文研究基于固態(tài)盤的存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能優(yōu)化方法，分別針對(duì)固態(tài)盤緩存和固態(tài)盤元數(shù)據(jù)管理兩個(gè)方面提出了優(yōu)化方法。
　　針對(duì)在高并發(fā)訪問場(chǎng)景下對(duì)虛擬磁盤服務(wù)的性能需求，提出了基于固態(tài)盤的緩存性能優(yōu)化方法，簡(jiǎn)稱VdbCache。通過加入一定數(shù)量的固態(tài)盤，一方面實(shí)現(xiàn)固態(tài)盤與數(shù)據(jù)磁盤之間的分層存儲(chǔ)，將固態(tài)盤與磁盤分別放入相互獨(dú)立的兩個(gè)存儲(chǔ)池中，使得二者的I/O路徑與虛擬磁盤管理分開。另一方面，固態(tài)盤所在存儲(chǔ)池中的虛擬磁盤作為磁盤所在存儲(chǔ)池

3、中的虛擬磁盤的緩存層，使得緩存架構(gòu)能夠應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)高峰時(shí)的吞吐量要求。真實(shí)系統(tǒng)上的性能分析與測(cè)試結(jié)果表明，VdbCache不僅能有效的降低請(qǐng)求的平均響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)將固態(tài)盤與磁盤在存儲(chǔ)路徑上進(jìn)行分離，便于根據(jù)固態(tài)盤與磁盤之間特性的不同，分別制定不同的存儲(chǔ)策略。
　　針對(duì)Ceph在寫流程中對(duì)元數(shù)據(jù)的頻繁訪問給數(shù)據(jù)磁盤帶來的影響，提出了基于固態(tài)盤的元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化方法。本文首先分析了在隨機(jī)寫場(chǎng)景的請(qǐng)求處理流程，然后針對(duì)請(qǐng)求處理流程中由于元數(shù)據(jù)

4、頻繁訪問給數(shù)據(jù)磁盤上帶來的的隨機(jī)讀，提出了基于固態(tài)盤的元數(shù)據(jù)管理優(yōu)化方法，充分利用固態(tài)盤優(yōu)秀的隨機(jī)讀寫性能，將存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)的讀寫轉(zhuǎn)移到固態(tài)盤上，從而減少了對(duì)數(shù)據(jù)磁盤的大量隨機(jī)讀寫。其次，數(shù)據(jù)分布的均衡性是分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)性能優(yōu)化的基礎(chǔ)，針對(duì)Ceph中數(shù)據(jù)分布均衡的問題，通過在虛擬磁盤服務(wù)中副本數(shù)量、放置組數(shù)量和OSD（Object Storage Device，對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備）數(shù)量的合理配置，實(shí)現(xiàn)了Ceph集群內(nèi)部的數(shù)據(jù)的相對(duì)均