基于内存资源的云计算虚拟存储技术研究

基础设施服务型云计算采用虚拟化技术构建虚拟存储设备，具有性能受限、位置受限、能力受限等问题。云计算的数据中心有大量可控节点和高性能网络连接，基于传统的网络内存技术，利用跨节点的内存资源构建与虚拟节点分离的虚拟存储，具有高效、灵活、易用、廉价等优点，但也由于内存资源的易失性，以及与存储不同的访问特性，而存在新的问题。.本项目从面向持久性的内存资源组织技术入手，研究面向虚拟存储的内存资源管理技术，并根据虚拟存储的不同访问模式研究相应的优化技术。从而有效利用跨节点的内存资源作为存储介质，解决或缓解云计算系统中存储的现有问题，为云计算的支撑技术提供新的实现途径。

提供基础设施服务的云计算目前应用广泛、发展迅速。这种云计算以虚拟化技术为核心，基于数据中心构建计算资源管理平台，根据用户需求，动态创建包含虚拟硬件、操作系统、中间件等计算基础设施的虚拟机。平台中的内存和存储设备通常是影响整体性能的关键因素，内存容量小而使用灵活，存储则反之。本项目统一考虑虚拟化的内存和存储资源，基于网络内存技术，利用跨节点的内存资源构建与虚拟节点分离的虚拟存储，一方面提升了存储的性能，另一方面提高了内存的容量和弹性扩展的能力。.本项目从内存资源的弹性组织技术入手，研究面向虚拟存储的内存资源管理技术，提出了一种基于数据中心网络，采用内存代替传统磁盘作为存储介质的键-值存储技术，并面向大规模数据存储的高吞吐量、高带宽、低延迟、低成本等需求，提出了充分利用数据中心网络拓扑结构已知、路由可控的特点，在多元立方体网络上实现了基于内存的键-值存储，并通过多元立方体网络的拓扑特性，避免了传统分布式存储的不确定性问题。.其次，本项目通过在阿里云计算有限公司的实践工作，发现了虚拟化平台中无法动态分配与回收内存资源，从而导致虚拟机内存只能固定配置，缺乏弹性的问题，提出了虚拟化平台的内存资源弹性调度技术，实现了同一台物理机内部所有虚拟机之间的内存共享机制，降低了超过50%的服务成本，并在阿里云计算有限公司的实际系统中得到了应用。.本项目还进一步的将基于内存资源的键-值存储技术和内存资源弹性调度技术相结合，缓解了由于虚拟机的物理内存配置在运行中相对固定，当虚拟机和物理机的内存使用率不平衡时，导致虚拟机内存占用达到上限，而无法使用平台中的空闲内存为其补充，从而产生大量严重影响性能的换页操作的问题。.项目的研究工作有效组织和利用虚拟化云平台的的内存资源，解决或缓解云计算系统中虚拟化内存和存储的现有问题，为云计算的支撑技术提供了新的途径。