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随着服务器环境的规模化发展,其管理复杂度和成本也随之大幅度地提高,而资源利用率却没有显著提高,甚至随之降低.为了有效地解决这些问题,近几年来,出现了基于网络存储的服务部署系统,这些系统普遍采用了集中式快照等虚拟化机制,可以实现计算资源快速、动态的调度,能有效地降低服务器环境管理复杂度和成本.另一方面,这些系统的可扩展能力却受存储服务器的性能和存储容量等多方面因素的限制,只能支持有限的前端系统并发访问,无法实现大规模突发性的部署.
本论文基于国内自主研制的蓝鲸SonD系统,对服务部署系统性能瓶颈问题进行了研究.通过对部署应用模式的分析和快照系统的深入研究,提出并实现了前端快照系统.实测表明,前端快照系统可以显著提高服务部署系统的可扩展能力,并降低了存储服务器负载,具有很好的实用和参考价值.本文所取得成果列举如下:
1)灵活、可扩展的分布式快照架构.前端快照系统基于分布式架构,允许快照关系跨越存储服务器,因此快照系统的负载承受能力可以随着存储服务器的增加而线性提高.快照机制由前端系统维护,具有IO路径短,对后端的负载轻等优点,显著提高了存储系统的性能和效率.此外,还具有前后端虚拟化机制透明的优点,使得存储服务器可以根据部署应用的不同需求灵活采用不同的虚拟化机制;
2)低开销的快照机制.前端快照系统具有低开销的优点,完全消除了现有快照系统普遍采用的写时拷贝以及同步互斥机制,提高了快照的IO性能,同时减轻存储服务器的负载.测试结果表明,前端快照的IO写性能可达现有快照系统的7倍,同时存储服务器可以得到20﹪的性能提升.前端快照机制可普遍适用于快照系统;
3)将前端快照系统整合到蓝鲸SonD系统后,SonD系统的部署能力和存储系统的运行效率得到了显著提高.基于前端系统的启动代理,实现操作系统引导阶段的存储虚拟化,提高服务系统动态构建的灵活性.