崔寶才 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院

論云計算環(huán)境下分布式緩存技術(shù)現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

崔寶才 天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院

云計算；分布式緩存技術(shù)；現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機平臺已經(jīng)成為了人們信息交流的基礎(chǔ)。分布式緩存技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)具有了強擴展性、高可靠性、大吞吐性等特點，其已經(jīng)成為了互聯(lián)網(wǎng)平臺云計算環(huán)境底層支持的基礎(chǔ)，也是計算機數(shù)據(jù)傳輸可靠的支撐。

1.云計算概述

云計算這個名詞隨著計算機技術(shù)的全面發(fā)展而備受關(guān)注，其在學術(shù)界、商界、政府都得到了較大的肯定并成為了業(yè)界的熱議話題。云計算可以將豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源聯(lián)系起來形成全新的計算機模式。其使用的方便性、快捷性與經(jīng)濟性得到了企業(yè)的廣泛關(guān)注，其對IT業(yè)影響巨大，不僅能減輕IT業(yè)工作的復(fù)雜性，還能促使IT業(yè)發(fā)展自己的核心業(yè)務(wù)。但目前云計算面臨很大的安全問題，其安全問題也得到了人們的廣泛關(guān)注。因為云計算的安全問題，很多企業(yè)對云計算系統(tǒng)產(chǎn)生了擔憂，并有一部分企業(yè)打算終止對云計算的使用，比如2009年2月和7月亞馬遜網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了癱瘓的問題， 2009 年3月谷歌的用戶信息遭到泄露等，這些問題不得不使人們對云計算系統(tǒng)重新審視并高度重視其安全問題。

2.云計算環(huán)境下分布式緩存技術(shù)的現(xiàn)狀及特點

2.1 分布式緩存技術(shù)的結(jié)構(gòu)

分布式緩存技術(shù)將互聯(lián)網(wǎng)之間的服務(wù)器通過網(wǎng)狀的連接方式連接起來，使數(shù)據(jù)通過多副本機制在互聯(lián)網(wǎng)之間進行傳輸。分布式緩存系統(tǒng)采用的事無中心操作控制臺即其可以在任何一個服務(wù)器上進行登錄并能實現(xiàn)對全部數(shù)據(jù)的控制、對集群的訪問及進行實時監(jiān)控等，還可以通過操作維護臺對集群軟件進行統(tǒng)一配置和升級等。

2.2 分布式緩存系統(tǒng)具有可靠性

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)之所以能夠得到廣泛的認可和應(yīng)用，是應(yīng)為其數(shù)據(jù)具有可靠性，分布式緩存系統(tǒng)也具有高度的可靠性。數(shù)據(jù)緩存采用的是R、N、W原則，R為讀取副本數(shù)，讀取一定的副本才能認為讀成功， N為數(shù)據(jù)副本數(shù)， W為所寫副本數(shù)，寫夠一定數(shù)量的副本才算寫成功。這三個量有一定的數(shù)據(jù)關(guān)系：當W+R>N時，可以認為系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是可靠地。其主要通過副本機來保證數(shù)據(jù)的可靠性。在R、N、W原則中，數(shù)據(jù)循環(huán)表由各節(jié)點的IP按大小組成，讓第一個節(jié)點尋找其他活結(jié)點，并將其作為備用，在沒有故障的情況下，協(xié)同器即為路由的第一個節(jié)點，如果協(xié)同器節(jié)點發(fā)生了故障，可以選擇下一個活結(jié)點作為協(xié)同器，這樣以此類推來保證數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。

2.3 分布式緩存系統(tǒng)具有擴展性

分布式緩存能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高擴展性，其通過增加數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點和低延時的數(shù)據(jù)訪問服務(wù)來增強數(shù)據(jù)的處理能力，且訪問服務(wù)高度透明。例如，要擴充A點的數(shù)據(jù)，通過一定的命令可以將B上的數(shù)據(jù)直接添加到節(jié)點A中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。分布式緩存系統(tǒng)的高擴展性可以大大的擴展節(jié)點空間，使數(shù)據(jù)空間得到最大化，這樣方便數(shù)據(jù)的整合和數(shù)據(jù)的傳輸與儲存。

2.4 分布式緩存系統(tǒng)的性能特點

分布式緩存系統(tǒng)的高性能保證了數(shù)據(jù)的有效傳輸。其采用異步接口和同步接口來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，同步接口在服務(wù)店執(zhí)行返回命令后可以使客戶端應(yīng)用返回，異步接口則通過回調(diào)函數(shù)的方式來使應(yīng)用打開。影響分布式緩存服務(wù)端口性能的因素有很多，比如，內(nèi)存的組織訪問形式，執(zhí)行效率，線粒鎖的粒度等都會影響其性能。分布式緩存的高性能能在反復(fù)的實驗測試的過程中提高數(shù)據(jù)的實行效果。

2.5 分布式緩存系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能始終保持一致

分布式緩存系統(tǒng)通過控制數(shù)據(jù)值副本的一致性來實現(xiàn)的，即使數(shù)據(jù)傳送的節(jié)點不同也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致。但在對數(shù)據(jù)進行操作時一定要確定整個副本版號的實際數(shù)據(jù)，來保證寫入數(shù)據(jù)后其版本的最新性和一致性。在操作過程中，協(xié)同器要獲取全部的副本數(shù)據(jù)，并通過檢測副本數(shù)據(jù)的一致性來確定所讀取數(shù)據(jù)的對錯，并不斷對版本進行更新，為下次使用做好準備。

3.云計算環(huán)境下分布式緩存技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

3.1 緩存策略的方法及其管理面臨挑戰(zhàn)

緩存策略是根據(jù)不同的機器設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境有針對性的進行設(shè)計的，一般有一致策略和替換策略等，緩存適應(yīng)機制的設(shè)立是為了進一步的補充和完善分布式緩存系統(tǒng)的服務(wù)性能，并進一步提高緩存系統(tǒng)的適應(yīng)性。目前，分布式緩存策略面臨兩方面的問題和挑戰(zhàn)，一是緩存系統(tǒng)的自適應(yīng)問題，自適應(yīng)是系統(tǒng)在更新后的一種內(nèi)部調(diào)整模式，使其性能能很快的適應(yīng)更新后的系統(tǒng)，而分布式緩存系統(tǒng)在自行進行更新后自適用能力不強，系統(tǒng)反應(yīng)慢等問題時有發(fā)生。二是分布式緩存系統(tǒng)的管理問題，其主要是如何保證緩存系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)保持一致，并且不同的人對緩存內(nèi)容進行應(yīng)用后如何保持數(shù)據(jù)的一致性，而不被不同的人進行修改后數(shù)據(jù)發(fā)生變化，現(xiàn)在分布式緩存系統(tǒng)所面臨的一個挑戰(zhàn)是，不同的用戶對緩存內(nèi)容進行修改后，總以最后修改人的內(nèi)容進行儲存，其就改變了緩存內(nèi)容的客觀性和真實性，如何保證數(shù)據(jù)的客觀與真實是現(xiàn)在緩存管理所面臨的一個挑戰(zhàn)。

3.2 緩存服務(wù)性能面臨挑戰(zhàn)

分布式緩存系統(tǒng)會為很多客戶服務(wù)，如果每個用戶在不同的時段對分布式緩存系統(tǒng)進行應(yīng)用的話，分布式緩存系統(tǒng)會很好的為其服務(wù)，并提供其所需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容。但當多個用戶同時使用分布式緩存系統(tǒng)的時候就會出現(xiàn)信息被劫持的現(xiàn)象，即有些客戶在數(shù)據(jù)庫中找不到自己想要內(nèi)容，資源被其他客戶所霸占，所以，如何做到資源的合理分配與公平的共享及如何最大限度地提高資源的利用率，滿足客戶的實際需要是緩存服務(wù)器所面臨的一個問題和挑戰(zhàn)。

崔寶才，男，漢族，1979-03，河北滄州人，天津電子信息職業(yè)技術(shù)學院，副教授職稱，教研室主任，本科學歷，碩士學位，研究方向：主要從事網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究。

計算機技術(shù)的發(fā)展在緊跟科技發(fā)展的腳步，其發(fā)展速度非常之快，近年來，分布式緩存技術(shù)不斷得到發(fā)展，其廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，并得到學術(shù)界一致好評。分布式緩存技術(shù)創(chuàng)立了一個在云計算環(huán)境下的全新的計算機領(lǐng)域，從這一方面說其推動了計算機技術(shù)向前發(fā)展。但分布式緩存技術(shù)在云計算機環(huán)境下應(yīng)用還存在一些問題。本文在介紹云計算的基礎(chǔ)上分析了分布式緩存技術(shù)在云計算環(huán)境下的現(xiàn)狀及特點，最后簡析了云計算環(huán)境下分布式緩存技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。

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