基于云存储的分布式文件系统研究与优化

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1、1008120053代号学号10701分类号TP333密级公开题(中、英文)目基于云存储的分布式文件系统研究与优化StudyandOptimizationonDistributedFileSysteminCloudStorage作者姓名张大洋指导教师姓名、职称樊凯副教授学科门类学科、专业工学通信与信息系统提交论文日期二〇一三年一月创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使

2、用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:日期关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在年解密

3、后适用本授权书。本人签名:日期导师签名:日期摘要随着互联网的飞速发展,全球数据量每年以指数增长,使得云计算成为了当前研究与应用的热点。云存储作为云计算的底层服务,是一种架构复杂的分布式文件系统。因为它具有结构灵活、响应效率高、管理方便等优点,因而成为世界各国解决数据爆炸性增长方案的首选。Hadoop分布式文件系统(HDFS)作为当今最流行的基于云存储的分布式文件系统具有开源、廉价、高容错以及高可扩展性的特点,在云存储领域占居了者举足轻重的地位。然而,HDFS因其结构和性能上的局限性,也存单点失效、并发用户的高延时访问、负载均衡不足等的问题。本文在系统、全面的学习和总结分

4、布式存储系统发展现状和特点的基础上,重点分析了几种常用的分布式存储系统架构的优缺点,同时设计了一个部分对等式的多Namenode系统架构。该架构通过增加元数据服务器层中部分对等的多个Namenode,改变了以HDFS为代表的集中式存储系统对主节点的单点依赖,降低了并发用户的等待时延和元数据服务器的平均内存占用率。同时,本文还深入研究了常用的负载均衡方法,针对HDFS存储服务器负载均衡不足的缺点,建立了磁盘利用率模型和服务阻塞率模型,设计了一种基于本文架构的自适应反馈负载均衡算法。通过算法性能分析与实验仿真进一步论证了本文设计的算法比HDFS系统中的负载均衡算法在系统性能

5、和负载均匀度方面都有一定的优化。关键词:云存储HDFS部分对等Namenode单点依赖负载均衡AbstractWiththerapiddevelopmentoftheInternet,thegrowthofglobaldataisexponential peryear,whichdemandscloudcomputingtobeakeyissuseinrecentresearchand applications.Asanunderlyingserviceofcloudcomputing,cloudstorageisadistributed filesystemwithc

6、omplicatedarchitecture.Becauseofitsadvantagesofflexiblestructure, highefficientresponse,andeasymanagement,cloudstoragebecomesthefirstchoice forallthecountriesintheworldtosolvetheproblemofexplosivegrowthdata.Asone ofthemostpopularcloudstoragebaseddistributedfilesystem,HadoopDistributedFil

7、e System(HDFS)hascharacteristicsofopensource,low-cost,highfaulttoleranceand highscalability.HDFSplaysanimportantroleinthefieldofcloudstorage.However, becauseofitsstructureandperformancelimitations,HDFShastheproblemsofsingle pointoffailure,highdelayofconcurrentusers,andins

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