面向集群系统的分布式缓存机制的研究

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集群系统中文件访问效率对整个集群系统的性能有着至关重要的影响。缓存的效率要远远高于磁盘,如果对文件的操作均从缓存进行读取将会大大的提高文件访问效率。而MOSIX集群系统采用内核级进程迁移,所有的文件操作均由保留系统级上下文的服务端进行缓存,增加了服务端对缓存资源的需求。特别是当服务端繁忙需要进行大量文件读取操作时,需要频繁地丢弃缓存中的数据,然后读入新的文件,降低了缓存的命中率,影响了系统中文件访问效率。服务端缓存资源紧张,成为限制集群系统效率的关键因素。本文以提高服务端缓存容量,减少磁盘读取时间为目的提出了分布式缓存机制。本文首先分析了MOSIX集群系统进程迁移技术与LINUX缓存机制,然后在此基础上提出了分布式缓存机制。该机制收集系统中各节点缓存信息,并将服务端缓存迁移至负载较低的节点。本文详细论述了服务端缓存迁移至合作节点的过程以及服务端根据缓存分布信息重定向客户端文件请求的具体流程。根据分布式缓存机制的需要重新定义了缓存块首部结构,增添了与迁移有关的属性,并介绍了这些属性所代表的含义,赋值流程以及修改时机等。文章对该机制在实现过程中一部分需要解决的问题及这些问题的解决方案进行了探讨,其中包括迁移缓存块迁移至远程节点后的存储问题,迁移缓存块在远程节点上的命中问题,同一缓存块在迁移缓存区及本地缓存区中同时出现造成的多重命中问题以及迁移缓存区的结构问题等。在文章的最后,对迁移缓存机制与原始缓存机制在执行流程上的不同之处进行了分析,总结了影响迁移缓存机制执行效率的关键因素,并通过比较得出该机制能够提升系统性能的前提条件。
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