開題報告面向多租戶的分布式緩存系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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1、研究生學位論文開題報告報告題目面向多租戶的分布式緩存系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)學生姓名鄭朋學號201028015029048指導教師鐘華職稱研究員學位類別工學碩士學科專業(yè)　　計算機軟件與理論　研究方向　網(wǎng)絡分布計算與軟件工程培養(yǎng)單位　軟件研究所填表日期　2012年4月13日研究生院制填表說明1.本表內(nèi)容須真實、完整、準確。2.“學位類別”名稱填寫：哲學博士、教育學博士、理學博士、工學博士、農(nóng)學博士、醫(yī)學博士、管理學博士，哲學碩士、經(jīng)濟學碩士、法學碩士、教育學碩士、文學碩士、理學碩士、工學碩士、農(nóng)學碩士、醫(yī)學

2、碩士、管理學碩士等。3.“學科專業(yè)”名稱填寫：“二級學科”全稱。1選題的背景及意義2007年，在并行計算、分布式計算、網(wǎng)格計算、虛擬計算、集群計算、效用計算等相關(guān)理論技術(shù)成熟之后，云計算(CloudComputing)作為未來主流的計算模式走向前臺[1]。在這種計算模式下，應用、數(shù)據(jù)和IT資源以服務的方式通過網(wǎng)絡提供給用戶使用。資源共享和開放是該計算模式的核心內(nèi)容，用戶可以像購買水、煤氣、電力等資源一樣，方便地按需(On-Demand)購買云端的計算、存儲等各種資源，并只需對所使用的部分進行付費。

3、按照提供的服務類型，可以將云計算分為基礎架構(gòu)即服務(InfrastructureasaService,IaaS)、平臺即服務(PlatformasaService,PaaS)和軟件即服務(SoftwareasaService,SaaS)。Amazon的EC2是典型的IaaS平臺，GoogleAppEngine、MicrosoftAzure是典型的PaaS平臺，而SalesForce是SaaS的代表。無論是IaaS，PaaS，還是SaaS，多租戶都是一個云平臺的關(guān)鍵特性。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，用戶數(shù)量

4、和網(wǎng)絡流量出現(xiàn)了爆發(fā)性的增長，使得互聯(lián)網(wǎng)應用面臨用戶和數(shù)據(jù)大規(guī)?；臓顩r[2]。同時隨著Web3.0的到來，動態(tài)Web得到大力發(fā)展，Web應用的內(nèi)容需要動態(tài)地持續(xù)性更新[3]，Web應用環(huán)境開始從靜態(tài)向動態(tài)轉(zhuǎn)變。隨著Web應用規(guī)模的不斷擴展，對系統(tǒng)的可靠性、擴展性和可維護性提出了越來越高的要求，如何繼續(xù)維持Web應用良好的性能成為一個巨大的挑戰(zhàn)。分布式緩存系統(tǒng)是由多臺能夠相互協(xié)調(diào)合作的緩存服務器按照一定的規(guī)則配置而成的一個緩存集群[4]。分布式緩存服務提供了一個分布式共享內(nèi)存實現(xiàn)，將緩存數(shù)據(jù)均勻分

5、布到各緩存節(jié)點中，對外提供統(tǒng)一的訪問接口，支持動態(tài)擴展和負載均衡，基于冗余備份機制實現(xiàn)高可用支持。分布式緩存技術(shù)是提高應用可擴展性和數(shù)據(jù)及時響應性的有效方式之一，它自產(chǎn)生以來就得到了工業(yè)界和學術(shù)界的普遍關(guān)注。在云計算環(huán)境下，分布式緩存可以為用戶提供高性能、高可用、可伸縮的數(shù)據(jù)緩存服務，更好的應對海量數(shù)據(jù)與用戶請求帶來的挑戰(zhàn)。分布式緩存服務拉近了集群化對象數(shù)據(jù)與應用之間的距離，是云平臺提升應用性能的一種重要手段。Searchsoa[5]認為對于數(shù)據(jù)密集型的Web應用，如果失去分布式緩存這一關(guān)鍵技術(shù)的

6、支撐，云的潛能將是十分有限的。12除了云計算外，NoSQL[6]運動也大大推動了分布式緩存服務的發(fā)展。NoSQL放棄了傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫嚴格的事務一致性和范式約束，以Key/Value形式存儲數(shù)據(jù)。相對于NoSQL系統(tǒng)而言，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以滿足云環(huán)境下狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲需求，具體體現(xiàn)在以下三個方面：1)根據(jù)CAP理論，一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分區(qū)容錯性(Partitiontolerance)三個要素最多同時滿足兩個，不可能三者兼顧[7][8]。云平臺中部署了大

7、量的服務節(jié)點，對分區(qū)容錯和可用性的要求更高，所以一般都會選擇適當放松一致性約束。對應CAP理論，NoSQL強調(diào)的是可用性和分區(qū)容錯性，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫則強調(diào)一致性和可用性。此外，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對事務的完整性(ACID)需求同樣制約了其橫向伸縮能力和高可用技術(shù)的實現(xiàn)。2)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以適應新的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲訪問模式。Web2.0站點以及云平臺中存在大量半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如用戶Session數(shù)據(jù)、時間敏感的事務型數(shù)據(jù)、計算密集型任務數(shù)據(jù)等，這些狀態(tài)數(shù)據(jù)更適合以Key/Value形式存儲，不需要RDBMS提供的復雜的

8、查詢和管理功能[9]。3)NoSQL在內(nèi)存中執(zhí)行數(shù)據(jù)操作，這一特性對擁有海量數(shù)據(jù)訪問請求的云平臺而言是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)無法提供同樣的性能，而內(nèi)存數(shù)據(jù)庫容量有限且不具備擴展能力。分布式緩存作為NoSQL的一種重要實現(xiàn)形式，為云環(huán)境提供高可用狀態(tài)存儲和可伸縮的Web應用加速服務。云環(huán)境中用戶訪問與系統(tǒng)故障都具有不可預知性，為了更好的應對這些挑戰(zhàn)，架構(gòu)時通常采用無狀態(tài)的設計，這意味著大量狀態(tài)信息不再由組件、容器或平臺來管理，而是直接交付給后端的NoSQL系統(tǒng)或分布式緩存服務。根