云計算環境下分布式緩存技術存在的問題探討

隨著互聯網漸漸融入人們的生活，愈發龐大的用戶規模和數據規模對系統性能提出了更高的要求，因此，在其中起重要作用的緩存技術在系統應用中的應用越來越廣泛。本文介紹了分布式緩存概述以及云計算分布式部署業務的優勢，分析了云計算環境下分布式緩存技術的架構以及淘汰策略，并且提出了未來發展方向，從而提高數據存儲的可靠性。

云計算;分布式緩存;問題

1分布式緩存概述

社會的發展，用戶需求的變化，都極大的促進了分布式數據儲存技術的變革和發展。歸納而言，分布式數據儲存技術的發展主要經歷了本地式緩存、分布式緩存系統、彈性緩存平臺以及彈性應用平臺等階段。由于分布式數據緩存技術是云計算平臺的基礎，因此在面對不斷攀升的數據規模和用戶規模的背景下，需要在合理控制成本的基礎上，提高分布式數據儲存的性能。

2云計算分布式部署業務的優勢

根據云計算平臺的特性，通過云計算平臺分布式部署業務主要有如下的優勢（1）負載均衡，多臺虛擬機分擔業務流量業務承載以虛擬機形式，負載均衡仍采用原來的方式，通過負載均衡將業務負載分擔在不同的業務虛擬機上，常用的負載均衡發生在局域網內部，常用的軟件有 Nginx/ HAProxy/F5/LVS 等。（2）虛擬機親和性，保障高等級虛擬機使用高性能物理服務器通過云計算平臺自身對物理主機的親和性，可以將業務虛擬機綁定在指定的物理機主機上，即使虛擬機上電后仍然會優先啟動在綁定的物理節點上，建立虛擬機資源和物理資源的對應關系，可以有效的保障高等級虛擬機運行在高性能服務器上。（3）虛擬機聚合性，避免流量風暴云計算平臺聚合性功能，可以綁定兩臺或多臺虛擬機作為聚合組，將其部署在指定的物理節點上，建立虛擬機與虛擬機之間的業務聚合組之后，虛擬機與虛擬機的流量在物理節點內部完成，使交互較多的虛機盡量分布在同一個物理節點上，減少跨物理節點的網絡流量。（4）虛擬機背離性，跨物理節點的集群分布云計算平臺背離性功能，可以設置兩臺或多臺虛擬機背離性，作為互斥的虛擬機組，可以設置虛擬機部署在不同物理節點上，有效的減少物理節點的單點故障對虛擬機業務的影響。（5）遷移，利用云計算平臺自身的遷移功能，可以實現業務的靈活遷移，保持IP地址不變，虛擬機的遷移對訪問者無感知。同時根據云計算平臺的遷移功能，在高峰時段，可以將虛擬機業務分布在不同的計算節點，避免單物理節點負載過重，在業務的波谷時段，可以將虛擬機集中在單臺或少數幾臺物理節點，對其他服務器進行下電，達到節能降耗的目的。

3云計算環境下分布式緩存架構分析

3.1服務器為核心的結構

以服務器為主的系統架構主要是通過網線將服務器中的設置的所有網卡進行關聯的結構。在此結構中服務器不僅要對數據進行安全的處理和保存，還要對數據包的轉發提供有效的支持?；诜掌髦系南到y架構在線路的連接與架構組成上極為的簡便快捷，無須交換機等硬件設施，促使服務器與底層網絡進行良好的交互，從而能夠為路由算法進行有效的開發與應用。然而這種結構也存在一定的不足，例如：鏈路紛繁復雜，服務器需要大量的計算資源提供支持，服務器的負載壓力不斷上升，必然會使服務器的整體計算效率降低，如此就會促使成本的升高、性能降低等問題。

3.2交換機為核心的結構

以往的數據緩存基本離不開交換機的支持，在云計算還沒有完全普及時，部分用戶還是利用交換機來發揮數據中心的作用，換而言之交換機就是用戶連接網絡系統與數據中心的橋梁。如此基于交換機之上的架構存儲技術均為樹形結構，其涉及的內容主要有三個部分：聚合層、邊緣層和核心層。樹形結構相對而言有著極為明顯的優勢，不僅具備高效的方法、簡易的鏈接、較強的拓展性等。但是以交換機為基礎的架構也有著一定的不足，例如：有限的存儲空間、陳舊的存儲技術等。但是在數據緩存過程中，可對數據處理與緩存方面進行優化，促使操作過程更加的靈活、高效。

3.3服務器與交換機相結合的結構

以服務器為中心以及以交換機為中心的系統架構都存在不足，若能夠將兩者進行有效的結合，組成一個混合式的結構就能夠彌補單一式架構存在的不足，從而將兩者的優勢充分地發揮出來。這種混合的結構模式的主要優勢在網絡結構、路由成本、可擴展性、構建成本上均有體現?；旌鲜降南到y架構可通過交換機和服務器提供數據的路由轉發功能，從而使網絡結構的靈活性以及隨意性得到提高。但是針對其可擴展性而言，方此種混合式結構受服務器網卡設置數目的影響，同時數據中心的節點規模也是存在一定限制的;針對構建成本方面而言，混合結構可將交換機結構與服務器結構的優勢更好地體現出來，在保證使用性能的基礎上減少運行所需的成本。

4分布式緩存技術存在問題

在分布式緩存的運行過程中，存儲空間不足的現象會經常出現，此時，緩存系統會對部分緩存的對象進行主動的釋放，從而使存儲空間得到增加。一旦沒有足夠的空間，緩存的對象即使尚未過期也將被釋放。分布式緩存的淘汰策略分為FIFO、LRU和LFU三種。FIFO是一種簡單的消除策略，緩存對象以隊列形式存儲在緩存中，如果沒有足夠的空間，則釋放隊列的頭（首先緩存）對象，通常由鏈表方式實現;LRU是一個基于訪問時間的淘汰策略，若無足夠的空間，將釋放最長時間未到達（最久未被訪問）的對象，通草用優先級隊列實現;LFU是根據最近訪問頻率消除最近最少被訪問對象的策略，若無足夠的空間，則將釋放最近最少被訪問的對象，該算法通常也通過優先級隊列實現。但是由于分布式緩存中工作節點的內存資源有限，對于本地存儲龐大的數據輸出，可能出現查詢數據無法一次性加載到內存中，從而進行多次數據傳輸的情況，而內存與磁盤的數據傳輸又會增加查詢任務的執行時間并降低查詢效率，所以對于一些輕量級數據管理業務，大多數數據庫查詢請求是對某些關鍵數據屬性的頻繁查詢處理，因此，在將數據加載到內存的過程中，盡可能將經常處理的屬性數據加載到內存中是數據庫查詢的主要目標，并且可以調整高頻率數據的查詢機會，從而提高數據庫查詢處理的效率。

5分布式緩存技術的發展方向

（1）加大研究基于糾刪碼的技術：云計算環境下，一些數據放置方法都比較簡單，且都以復制容錯技術為針對目標。實際工作中對基于糾錯碼的放置技術的研究力度不夠，無法滿足數據中心結構的要求，導致該技術的容錯性低和數據訪問效率低，因此要研究出基于糾錯碼的放置技術，從而符合實際的操作需要，節約資源，降低成本嘲。（2）改善數據網絡結構：不同的應用具有不同的特性，各種數據的訪問方式會隨著應用變化而變化。在未來，人們可以根據數據訪問方式的多樣化，科學構建有著高效控制能力的數據結構，增加系統吞吐量。（3）降低能耗成本：為了降低數據中心的成本，可以對存儲應用的數據訪問模式進行研究，將數據中心網絡中的不必要鏈路以及交換機關閉，在數據的容錯性能以及效率不受到影響的前提下，達到節能的效果。

6結束語

當前網絡科技已在全國范圍內推廣、普及，基于信息技術的企業發展就是要通過技術對數據進行處理和保存，在此背景下云計算的出現大大改善了數據存儲的環境，其能夠將龐大的數據節點與網絡設備進行有效的關聯，繼而構建規模更大的數據中心，使得數據的處理與存儲更加的方便與安全?；谠朴嬎愕姆植际骄彺婕夹g需要針對存在的問題不斷加強研究，從而為數據存儲的安全性和穩定性奠定基礎。

參考文獻

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作者簡介：黃柳婷（1987-），女，廣西橫縣人，本科，主要從事CDN運營管理，互聯網質量運營分析管理方面的工作。