【摘 要】
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在基于计算与存储分离架构的共享存储分布式数据库中,由于存储节点对等,存在系统性能受制于单机性能,吞吐量不足以及存储节点资源利用率不足的问题,提升存储节点的利用率对提升数据库系统读写性能有着很大的影响。虚拟分区技术可用来提升系统的读写并行度进而提高系统存储节点利用率,在共享存储架构下给出合适的虚拟分区管理机制及分区负载均衡调度策略是本课题的研究重点。设计了集虚拟分区管理、负载均衡和分布式共识机制于一
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在基于计算与存储分离架构的共享存储分布式数据库中,由于存储节点对等,存在系统性能受制于单机性能,吞吐量不足以及存储节点资源利用率不足的问题,提升存储节点的利用率对提升数据库系统读写性能有着很大的影响。虚拟分区技术可用来提升系统的读写并行度进而提高系统存储节点利用率,在共享存储架构下给出合适的虚拟分区管理机制及分区负载均衡调度策略是本课题的研究重点。设计了集虚拟分区管理、负载均衡和分布式共识机制于一体的共享存储数据库虚拟分区系统架构。该架构主要包含4个模块:计算层虚拟分区管理模块、存储层写虚拟分区管理模块、负载均衡模块和分布式一致性模块。给出一套共享存储分布式数据库虚拟分区策略,解决了虚拟分区的粒度控制、分区维护、分区数据一致性和负载均衡问题。其中,设计了自适应虚拟分区管理策略,以根据系统运行指标适应性调整读写分区粒度,高效安全的处理分区调整时的信息更新,实现分区日志动态绑定、定位和清除;给出了虚拟分区多实例分布式一致性协议,以保证各分区Leader最大限度均匀化分布,提升系统写并行度,实现了各分区副本间并行复制,解决了写虚拟分区数据临时不一致问题,保证了数据最终一致性;设计了虚拟分区负载均衡策略,以充分利用虚拟分区特点并根据节点负载情况进行读写负载分配。此外,设计了异步通信网络,以降低存储层多分区网络连接复杂度,降低通信延迟。借助TPCH测试工具测试虚拟分区的有效性和功能性。测试结果表明,虚拟分区策略能够提升系统的读写性能。大表查询时,节点数越多,合理的分区粒度对于查询性能提升越明显;写虚拟分区性能提升不明显但是较为稳定;负载均衡策略能够较好的实现负载分配。
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