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公有云环境下的弹性云存储服务的研究与实现

【摘要】:如今这个技术时代每分每秒都在产生大量数据,对PB、EB甚至ZB的存储需求并不难见,数据的量级也在不断突破我们的想象。个人或企业搭建属于自己的私有云存储服务需要巨大的前期投入以及后期维护成本,而公有云存储服务更加符合目前大部分个人和中小型企业的需求。公有云存储服务的使用者只需要向服务提供商支付少量费用即可获得高度可靠性、鲁棒性和扩展性的云存储服务。目前,许多公司提供的云存储服务需要用户提前支付费用以扩充容量,并非真正的按使用计费。而在大部分情况下,用户的实际使用量并不会达到其所购买的存储容量上限,因此其空闲存储空间形成了浪费,用户支付了不必要的费用。当然也有部分公司提供了自动扩充、按使用计费以及本地挂载功能的云存储服务,但出于商业竞争问题,其公有云存储服务的核心架构和技术依然是内部封闭的。本文基于上述背景与实验室项目需求,对公有云存储服务所涉及的各项技术点和关键模块进行研究与设计,提出了一套可行的解决方案。首先在系统分析的过程中,发现其存在两方面不容忽视的问题,一方面是系统未来将面向PB甚至EB级的海量数据存储,另一方面是存储空间中将会存在大量重复文件。针对这两方面问题,本文分别设计了基于预测的存储点扩充算法和文件去重算法。在此基础上本文设计了弹性云存储架构,通过Ceph分布式存储系统构建存储层,并利用LVS、Keepalived和反向代理机制构建负载均衡层,从而在整体架构下保证系统的横向扩展能力,使其能应对未来用户增长压力。然后分别设计并实现系统的五个核心模块,包括弹性扩充模块、文件去重模块、按使用计费模块、后台管理模块以及用户操作模块。最后本文根据系统需求对系统分别进行了功能测试和性能测试,测试结果表明本文系统满足最初的设计目标和需求,能够在公有云环境下提供稳定高效的弹性云存储服务。

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