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高性能云存储系统设计与实现

徐旭平  
【摘要】:随着信息技术的发展,当今的数据量已经呈爆炸性增长。传统的网络存储如NAS由于层次性数据模型和协议交互方式的限制,在系统可扩展性、访问方式等方面存在不足,无法满足日益增长的数据存储和交换的需要。云存储能够突破传统网络存储的不足,让用户随时随地都能够通过网络获取存储服务。本文基于Amazon S3定义的数据模型和接口,并结合本实验室自主研发的分布式存储系统BOSS,实现了一套高效可靠的云存储系统。本文的主要工作包括:1)详细研究了Amazon S3的数据模型与接口,设计实现了高性能的Amazon S3网关。同时设计实现了面向Amazon S3模型的数据访问控制机制;2)对云存储的元数据管理进行了深入研究。探讨分析了传统动态子树分割等元数据管理方法的优劣,通过探索使用NoSQL数据库的方式进行元数据的管理;3)在扁平的对象存储模型之上向用户提供目录层次结构,并对其中的目录遍历、目录重命名等具有挑战性的问题进行了深入分析,提出了相应的解决方法;4)对实现的云存储系统BOCS从IOPS、吞吐性能以及延迟上进行了详细的性能测试,并和Swift进行对比。实验表明,BOCS的整体性能是Swift的5倍以上。


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