云計(jì)算分布式緩存技術(shù)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

1云計(jì)算分布式緩存技術(shù)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

多網(wǎng)融合、低碳節(jié)能、物物互聯(lián)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，這些當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)需求，催生了云計(jì)算技術(shù)的開展；隨著PC性能提升、本錢下降以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展，構(gòu)建分布式的業(yè)務(wù)計(jì)算環(huán)境比集中的大型機(jī)的業(yè)務(wù)環(huán)境更具有本錢和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為云計(jì)算的開展提供了強(qiáng)大的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力；Google，Amazon，Salesforce等IT巨頭更是推出了基于云計(jì)算的效勞，并取得了巨大的成功，讓人們看到了云計(jì)算所帶來的巨大優(yōu)勢(shì)和影響力；這也讓世界各國(guó)政府對(duì)云計(jì)算的開展的非常重視，中國(guó)政府在“十二五〞信息規(guī)劃的技術(shù)背景中特別對(duì)云計(jì)算技術(shù)做了闡述，明確提出云計(jì)算技術(shù)是中國(guó)下一個(gè)五年信息化產(chǎn)業(yè)開展的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，為云計(jì)算的開展提供了政策驅(qū)動(dòng)力[1-2]。

正是在這樣的需求、技術(shù)、應(yīng)用和政策的背景下，云計(jì)算成為IT業(yè)界共同認(rèn)可的主流聲音。云計(jì)算其實(shí)就是把所有的計(jì)算應(yīng)用和信息資源都用網(wǎng)絡(luò)連接起來，供個(gè)人和應(yīng)用隨時(shí)訪問、管理和使用。云計(jì)算效勞提供資源，包括計(jì)算、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)資源，需要能夠?qū)崿F(xiàn)海量的存儲(chǔ)、出色的平安性和可靠性；云計(jì)算提供的效勞應(yīng)該是動(dòng)態(tài)的、可擴(kuò)展的，能夠根據(jù)用戶和應(yīng)用的規(guī)模進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮，并且這種伸縮所需要的時(shí)間是短暫、迅速的；云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)該能夠提供開發(fā)應(yīng)用程序編程接口(API)、環(huán)境和工具，供各種應(yīng)用進(jìn)行使用。只有這樣云計(jì)算平臺(tái)才能夠和應(yīng)用很好地結(jié)合起來，使得傳統(tǒng)的集中式應(yīng)用方便地遷移成高性能、高可靠且易擴(kuò)展的分布式的云計(jì)算應(yīng)用，為用戶提供類型多樣的云效勞。

云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)開展的根底?；ヂ?lián)網(wǎng)主要解決人與人的互聯(lián)，連接了虛擬與真實(shí)的空間；而物聯(lián)網(wǎng)主要解決的是物與物之間的互聯(lián)，連接了現(xiàn)實(shí)與物理世界。物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)的開展為前提的。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開展、終端數(shù)量的增長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生非常龐大的數(shù)據(jù)流，這時(shí)就需要一個(gè)非常強(qiáng)大的信息處理中心。傳統(tǒng)的信息處理中心是難以滿足這種計(jì)算需求的，在應(yīng)用層就需要引入云計(jì)算中心處理海量信息，進(jìn)行輔助決策。云計(jì)算作為一種虛擬化、分布式和并行計(jì)算的解決方案，可以為物聯(lián)網(wǎng)提供高效的計(jì)算能力、海量的存儲(chǔ)能力，為泛在鏈接的物聯(lián)網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)引擎和支撐。

1分布式緩存的開展

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用剛起步時(shí)，各種平臺(tái)大多采用的是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。那時(shí)PC機(jī)昂貴、性能低下并且網(wǎng)絡(luò)不普及，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)樘幚砟芰?qiáng)、數(shù)據(jù)平安可靠、一致性好等優(yōu)勢(shì)，一直處于主導(dǎo)地位，并發(fā)揮了重要的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的開展，特別是WEB2.0等交互式、個(gè)性化應(yīng)用的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)量急劇增加，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無法滿足這種快速增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求。為此不少IT效勞提供商都設(shè)計(jì)開發(fā)了自己的存儲(chǔ)系統(tǒng)，如亞馬遜在2007年10月份開發(fā)出的Dynamo就是其中非常典型的一種存儲(chǔ)系統(tǒng)〔如圖1所示〕，作為狀態(tài)管理組件和存儲(chǔ)效勞的根底被用于眾多的亞馬遜的系統(tǒng)中[3-4]。

形

旁

蠶對(duì)于旦Go殿og零le急，A特ma較zo鳥n，心淘寶夾這樣節(jié)的互思聯(lián)網(wǎng)奴企業(yè)備，每袍時(shí)每朽刻都億有無焦數(shù)的眨用戶萌在使欣用它輝們提立供的縮互聯(lián)缺網(wǎng)服槍務(wù)，仇這些階效勞款帶來番的是描大量奮的數(shù)罷據(jù)吞義吐量辨，在憤同一話時(shí)間啞，并草發(fā)的下會(huì)有欠成千舍上萬撥的連腦接對(duì)忘數(shù)據(jù)門庫(kù)進(jìn)敏行操嗽作。廈在這涌種情櫻況下招，單笛臺(tái)服筐務(wù)器燙或者神幾臺(tái)榴效勞拉器遠(yuǎn)礦遠(yuǎn)不德能滿秩足這羞些數(shù)雖據(jù)的貧處理博需求腎，單香靠提普升服環(huán)務(wù)器故性也惠已經(jīng)稻改變吐不了守該情俊況，岡所以枕唯一刃可以岔采用飄的辦張法就浪是擴(kuò)裙展服圍務(wù)器麥的規(guī)薦模。副效勞犯器規(guī)謝模擴(kuò)啟展通宋常有紀(jì)兩種紹方法斃：一諷種是險(xiǎn)仍然定采用被關(guān)系燭型數(shù)除據(jù)庫(kù)熟，然馬后通挨過對(duì)膠數(shù)據(jù)慎庫(kù)的伏垂直散和水憐平切墻割將皇整個(gè)竄數(shù)據(jù)形庫(kù)部剃署到葬一個(gè)驕集群鋤上，收這種煎方法勾的優(yōu)話點(diǎn)在福于可柱以采編用基觸于關(guān)兄系型著數(shù)據(jù)式庫(kù)(顆RD恩BM性S)洋的技次術(shù)，劫但缺蛛點(diǎn)在獵于它想是針磚對(duì)特片定應(yīng)師用，但實(shí)施霧非常恩困難盈；另營(yíng)外一池種方貨法就新是G院oo度gl晶e和摩Am飄az隔on跨所采腎用的檢方法鍵，拋片棄關(guān)劇系型從數(shù)據(jù)襯庫(kù)，粉采用也Ke輕y-迅Va犬lu株e形孟式的假設(shè)存儲(chǔ)帥，這恩樣可偽以極緞大地漠增強(qiáng)補(bǔ)系統(tǒng)估的可竹擴(kuò)展毫性。腐事實(shí)敢上，庸基于洲Ke匪y-俯Va罩lu餡e的麥分布剩式緩報(bào)存就以是由察于G巧oo約gl翼e的伍Bi自gT蒸ab崇le降，A寺ma在zo胸n的仗Dy叫na房mo疏以及推Fa為ce培bo恥ok敢的C脾as寫sa跪nd見ra換等相剩關(guān)論蜂文的齊發(fā)表倦而慢因慢進(jìn)符入人憶們的詢視野偽，這鄉(xiāng)些互凡聯(lián)網(wǎng)濁巨頭醉在分糕布式滋緩存嘉上的賀成功仁實(shí)踐皺也使煮之成奶為了征云計(jì)侮算的孔核心虜技術(shù)味[5迷]。

配2腿分布機(jī)式緩粉存技佳術(shù)

句2.倒1潤(rùn)分布吉式緩傘存的險(xiǎn)部署牙方式

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粱

筋緩存結(jié)效勞傍器集誕群采遞用無固主架痛構(gòu)，拒所有立效勞組器節(jié)泳點(diǎn)地冰位完幻全一儀致，勺互相將之間扔采用萬網(wǎng)狀鬧的全鐮連接男方式召。應(yīng)屆用通板過調(diào)凳用分虎布式垂緩存趕提供助的A腐PI竊對(duì)數(shù)勻據(jù)進(jìn)合行透卡明訪瓜問，訂無需格關(guān)心咸數(shù)據(jù)駕在后跪端服妥務(wù)節(jié)紗點(diǎn)的食分布尿情況朗。數(shù)怒據(jù)在某集群霜各節(jié)劫點(diǎn)均嶺勻分匯布，樂集群電數(shù)據(jù)獸處理雕能力纏隨集透群中炕節(jié)點(diǎn)罩?jǐn)?shù)量旦的擴(kuò)豆充呈樂線性帝增長(zhǎng)鉛。集館群通平過數(shù)毫據(jù)的獄多副業(yè)本機(jī)豆制能罪夠提雜高系立統(tǒng)的哈可用康性，劫某幾天臺(tái)服毛務(wù)節(jié)粘點(diǎn)的腔宕機(jī)細(xì)對(duì)應(yīng)恩用的袖數(shù)據(jù)替訪問憲沒有迎任何場(chǎng)影響溪。服哥務(wù)器傘節(jié)點(diǎn)宋能夠耐根據(jù)留應(yīng)用潔的需忠求靈才活配染置數(shù)炸據(jù)是杰否持爐久化彼存儲(chǔ)罩。

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獎(jiǎng)上述觀例子河中路陪由交浙換是諸通過現(xiàn)數(shù)據(jù)淡訪問幸請(qǐng)求丸被動(dòng)聯(lián)觸發(fā)濁，同磚時(shí)集金群中孔每個(gè)窮節(jié)點(diǎn)割的路考由管歇理模紐塊也知會(huì)定塵時(shí)啟飲動(dòng)路墨由交幼換，膨通過得這種統(tǒng)類似蕩病毒倒傳染然式的嶼智能墓路由浩交換恥，路章由變撿更能展在集魔群所非有節(jié)違點(diǎn)中庫(kù)快速塌生效集?？蜁?huì)戶端琴AP迷I的盒路由停記錄條也采克用同香樣的拍方式哀：客蠻戶端令A(yù)P演I本激地緩態(tài)存路煙由信尸息表叛，在五數(shù)據(jù)產(chǎn)訪問普的同凳時(shí)完訴成和贏效勞它節(jié)點(diǎn)落的路蠶由交節(jié)換，透大大導(dǎo)提高羨了路那由查醫(yī)找的走效率察，降砌低了翁數(shù)據(jù)竟訪問付的時(shí)蟻延。

篩2.例3.幸4講成陣員關(guān)絹系維閑護(hù)和焰故障路檢測(cè)

昨

數(shù)

截分布嶄式緩憲存將戒節(jié)點(diǎn)粉分成誦兩類工：種乓子節(jié)懲點(diǎn)和敵普通祥節(jié)點(diǎn)朵。

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腰

啦普通皇節(jié)點(diǎn)惜啟動(dòng)紐后，否根據(jù)肯配置定向種交子節(jié)對(duì)點(diǎn)主爛動(dòng)建于鏈，摧種子掀節(jié)點(diǎn)萍對(duì)連紹接上翼的普固通節(jié)纏點(diǎn)進(jìn)鴨行統(tǒng)慎一管攔理，扶根據(jù)忍一定說的原駕那么比暈如按娃照I碌P數(shù)就值的睡大小預(yù)，通奔知普鋪通節(jié)挎點(diǎn)完言成互集相之聯(lián)間的剩建鏈啊，種屆子節(jié)擱點(diǎn)互步相之悠間也叼根據(jù)點(diǎn)這個(gè)浪原那么觀完成抗兩兩慧之間墻的連召接。坦圖6搏描述跑集群假設(shè)成員壁關(guān)系坦建立姜的過鞏程。

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盾

鏈(1跌)臺(tái)分布羅式緩觀存當(dāng)茶前有烘節(jié)點(diǎn)逮1、同2、廁3、痰5共敢4個(gè)桐節(jié)點(diǎn)乳，相棉互之繭間兩梢兩存釋在鏈霧路，慕節(jié)點(diǎn)胞1、葛2是裳種子芽節(jié)點(diǎn)晃，節(jié)祥點(diǎn)0北、3田、5盯是普剖通節(jié)脈點(diǎn)。

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母(2僻)獻(xiàn)普通穿節(jié)點(diǎn)逆4新誤參加佛緩存鉆集群慣，它且首先教根據(jù)由配置木主動(dòng)明連接縫種子母節(jié)點(diǎn)返1和儀節(jié)點(diǎn)璃2。

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都(3屢)驕種子毫節(jié)點(diǎn)啞1發(fā)逢現(xiàn)當(dāng)插前有舞普通鵝節(jié)點(diǎn)局0、舍3、掘5和滑它建我立了街鏈路陪，當(dāng)謹(jǐn)普通受節(jié)點(diǎn)吸4連享接成佛功后戒，它陵根據(jù)柔節(jié)點(diǎn)支大小跳原那么莖指揮始節(jié)點(diǎn)館4連墨接普螞通節(jié)丈點(diǎn)顛0老和3司，同辰時(shí)指耐揮原艦有普經(jīng)通節(jié)罰點(diǎn)5竿連接似節(jié)點(diǎn)包4。

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脖分布懸式緩遣存通規(guī)過上緊述機(jī)襖制維透護(hù)集純?nèi)褐袘俟?jié)點(diǎn)痛的成嚼員關(guān)良系，單最終輛在各悟節(jié)點(diǎn)銷間形嗎成網(wǎng)亦狀的息全連判接模溝型，搬兩兩誠(chéng)之間暫具備您通信勻鏈路松，任主何節(jié)滔點(diǎn)故腹障和咸恢復(fù)泰都能白夠快生速被首集群邊中其喇他節(jié)速點(diǎn)檢棚測(cè)到恩。

廣3屆分布補(bǔ)式緩談存助藝力物酷聯(lián)網(wǎng)寒平臺(tái)傲云化

蒙3.稼1分駛布式渾緩存哥的優(yōu)儉勢(shì)和徐解決霞的問零題

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酒分布鐵式緩考存具淘有明掉顯的轉(zhuǎn)技術(shù)搞優(yōu)勢(shì)率。分道布式火的架政構(gòu)從也架構(gòu)墾上保薯證了強(qiáng)良好救的擴(kuò)亮展性朗，當(dāng)蒙性能疲不夠成時(shí)，秤可以遭輕松遞地通羅過添別加新港節(jié)點(diǎn)只的方胖法擴(kuò)況展性集能；螞因?yàn)樘沽己米斓臄U(kuò)嫁展性辛，所國(guó)以分罵布式朝緩存絹的容諒量可銜以隨京著節(jié)紡點(diǎn)規(guī)狡模的垃增大授而呈刮線性展增加川，容濱量不黑會(huì)成輪為系捕統(tǒng)的協(xié)瓶頸絨；分微布式虹緩存芹采用厚的是木基于叛Ke威y-卻Va釣lu醋e的棗簡(jiǎn)單杏存儲(chǔ)臥方式亮，緩野存的誕架構(gòu)背和以違內(nèi)存進(jìn)為基含礎(chǔ)的朵訪問銹方式樸使得唇分布笨式緩蒜存性缺能非劈常高盾，單并節(jié)點(diǎn)織每秒宴可以弄到達(dá)吵24跌萬多書次的溪讀寫串操作鼠；分遣布式翼緩存班所使動(dòng)用的效多份暮副本育復(fù)制花的方這法，磨防止泄單點(diǎn)穗故障葵；同蘇時(shí)無杰中心銹化的據(jù)架構(gòu)舉和一樸致性圈Ha誓sh炊的數(shù)茫據(jù)分輩布算賤法，原使得每局部皺節(jié)點(diǎn)匪的損景壞不掏會(huì)影然響整柄體集臂群的持可用錢性，凝把故復(fù)障的調(diào)影響償降到姑最低喜。

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們目前煎的應(yīng)圍用在像部署扔運(yùn)行乘過程斧中常吊會(huì)遇租到一財(cái)些問浩題：蝕第一次，單付節(jié)點(diǎn)探不能腐滿足慌性能懸要求兵時(shí)，迫需要物擴(kuò)展熔到多侮個(gè)節(jié)肌點(diǎn)，類通常誰采用匯按號(hào)艇段的董方式艇進(jìn)行瀉擴(kuò)展姐，此盡種擴(kuò)陳展方披式不惜具有爹通用捎性，欄與各旗個(gè)應(yīng)屈用密訂切相揭關(guān)，猛開發(fā)她和維蘆護(hù)的霧本錢疫也較溜高；芳第二苦，在賓不同憤的物或理節(jié)離點(diǎn)的衫應(yīng)用瓶上共鄙享數(shù)樹據(jù)，逆通常祝通過鎖文件歡的方爸式或戴同步鼓的方淋式進(jìn)氏行共鉛享，逗但是華這在殺性能知和一用致性第的處乞理上昆存在早較大反的風(fēng)霞險(xiǎn)和異困難遞；第頌三，燃因?yàn)槔w多個(gè)變節(jié)點(diǎn)冶同時(shí)滴訪問賢數(shù)據(jù)熄庫(kù)，槍使得裂數(shù)據(jù)著庫(kù)和裝磁盤車I/此O成刊為系揚(yáng)統(tǒng)的照瓶頸圍，通壩常使擊用單傘節(jié)點(diǎn)炸的緩運(yùn)存方活式來訂解決刑，這庫(kù)樣一警方面果會(huì)造壁成系容統(tǒng)資奸源的具浪費(fèi)恐，另播一方余面也膽使各幕個(gè)節(jié)務(wù)點(diǎn)中墨緩存邊一致蔥性的幼處理使也非虛常復(fù)隸雜；址第四壤，應(yīng)士用節(jié)唯點(diǎn)的芝應(yīng)用啄程序州意外晝退出芹重啟逝動(dòng)后困，如圈何保財(cái)證已斧有的煌會(huì)話皆不掉笛線，藥往往份通過政寫文員件的園方法列實(shí)現(xiàn)打，這游時(shí)磁才盤I醋/O鄭以及筆系統(tǒng)郊初次漢的加柏載都呀存在紗性能泉瓶頸冰。把威分布術(shù)式緩封存引腔進(jìn)應(yīng)唐用后啊，可舒以方央便地英幫助廁應(yīng)用想解決文這些呼問題獵。應(yīng)莊用通護(hù)過調(diào)糞用分撤布式館緩存籠提供旬的A厘PI棒接口素，把灑關(guān)鍵饞的數(shù)丟據(jù)放勿到分害布式荷緩存計(jì)中，臺(tái)而自經(jīng)身重估點(diǎn)關(guān)收注應(yīng)醬用邏繡輯的覆處理周，這糖樣可稻以輕綱松打總造出值高性振能的哪、可芹擴(kuò)展揭的、挖高可琴靠的毛分布改式應(yīng)孟用系精統(tǒng)，奏通過悔標(biāo)準(zhǔn)僻接口臺(tái)的封傅裝，匹對(duì)外橋提供棋云服京務(wù)。

界3.薯2喘分布濁式緩殖存在偽物聯(lián)雙網(wǎng)中念的應(yīng)艱用

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