开题报告面向多租户的分布式缓存系统的设计与实现

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1、研究生学位论文开题报告报告题目面向多租户的分布式缓存系统的设计与实现学生姓名郑朋学号201028015029048指导教师钟华职称研究员学位类别工学硕士学科专业　　计算机软件与理论　研究方向　网络分布计算与软件工程培养单位　软件研究所填表日期　2012年4月13日研究生院制填表说明1.本表内容须真实、完整、准确。2.“学位类别”名称填写：哲学博士、教育学博士、理学博士、工学博士、农学博士、医学博士、管理学博士，哲学硕士、经济学硕士、法学硕士、教育学硕士、文学硕士、理学硕士、工学硕士、农学硕士、医学

2、硕士、管理学硕士等。3.“学科专业”名称填写：“二级学科”全称。1选题的背景及意义2007年，在并行计算、分布式计算、网格计算、虚拟计算、集群计算、效用计算等相关理论技术成熟之后，云计算(CloudComputing)作为未来主流的计算模式走向前台[1]。在这种计算模式下，应用、数据和IT资源以服务的方式通过网络提供给用户使用。资源共享和开放是该计算模式的核心内容，用户可以像购买水、煤气、电力等资源一样，方便地按需(On-Demand)购买云端的计算、存储等各种资源，并只需对所使用的部分进行付费。

3、按照提供的服务类型，可以将云计算分为基础架构即服务(InfrastructureasaService,IaaS)、平台即服务(PlatformasaService,PaaS)和软件即服务(SoftwareasaService,SaaS)。Amazon的EC2是典型的IaaS平台，GoogleAppEngine、MicrosoftAzure是典型的PaaS平台，而SalesForce是SaaS的代表。无论是IaaS，PaaS，还是SaaS，多租户都是一个云平台的关键特性。随着网络技术的发展，用户数量

4、和网络流量出现了爆发性的增长，使得互联网应用面临用户和数据大规模化的状况[2]。同时随着Web3.0的到来，动态Web得到大力发展，Web应用的内容需要动态地持续性更新[3]，Web应用环境开始从静态向动态转变。随着Web应用规模的不断扩展，对系统的可靠性、扩展性和可维护性提出了越来越高的要求，如何继续维持Web应用良好的性能成为一个巨大的挑战。分布式缓存系统是由多台能够相互协调合作的缓存服务器按照一定的规则配置而成的一个缓存集群[4]。分布式缓存服务提供了一个分布式共享内存实现，将缓存数据均匀分

5、布到各缓存节点中，对外提供统一的访问接口，支持动态扩展和负载均衡，基于冗余备份机制实现高可用支持。分布式缓存技术是提高应用可扩展性和数据及时响应性的有效方式之一，它自产生以来就得到了工业界和学术界的普遍关注。在云计算环境下，分布式缓存可以为用户提供高性能、高可用、可伸缩的数据缓存服务，更好的应对海量数据与用户请求带来的挑战。分布式缓存服务拉近了集群化对象数据与应用之间的距离，是云平台提升应用性能的一种重要手段。Searchsoa[5]认为对于数据密集型的Web应用，如果失去分布式缓存这一关键技术的

6、支撑，云的潜能将是十分有限的。12除了云计算外，NoSQL[6]运动也大大推动了分布式缓存服务的发展。NoSQL放弃了传统关系型数据库严格的事务一致性和范式约束，以Key/Value形式存储数据。相对于NoSQL系统而言，传统数据库难以满足云环境下状态数据的存储需求，具体体现在以下三个方面：1)根据CAP理论，一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partitiontolerance)三个要素最多同时满足两个，不可能三者兼顾[7][8]。云平台中部署了大

7、量的服务节点，对分区容错和可用性的要求更高，所以一般都会选择适当放松一致性约束。对应CAP理论，NoSQL强调的是可用性和分区容错性，而传统数据库则强调一致性和可用性。此外，传统数据库对事务的完整性(ACID)需求同样制约了其横向伸缩能力和高可用技术的实现。2)传统数据库难以适应新的状态数据存储访问模式。Web2.0站点以及云平台中存在大量半结构化数据，如用户Session数据、时间敏感的事务型数据、计算密集型任务数据等，这些状态数据更适合以Key/Value形式存储，不需要RDBMS提供的复杂的

8、查询和管理功能[9]。3)NoSQL在内存中执行数据操作，这一特性对拥有海量数据访问请求的云平台而言是至关重要的。传统关系型数据无法提供同样的性能，而内存数据库容量有限且不具备扩展能力。分布式缓存作为NoSQL的一种重要实现形式，为云环境提供高可用状态存储和可伸缩的Web应用加速服务。云环境中用户访问与系统故障都具有不可预知性，为了更好的应对这些挑战，架构时通常采用无状态的设计，这意味着大量状态信息不再由组件、容器或平台来管理，而是直接交付给后端的NoSQL系统或分布式缓存服务。根