分布式存储系统可用性与一致性研究

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分布式系统中的一致性,可用性,分区容忍性,可扩展性等问题一直是困扰分布式存储系统设计实现的几个难题,很多分布式文件系统和存储系统的设计目标都是如何提升系统的性能,可扩展性等。系统研究如何在廉价的普通设备上,构建高可用的分布式存储服务。系统为一分布式KV(key value)存储系统,使用外部高可用性系统部件Zookeeper进行Leader选举,使得在Leader节点失效时能够自动重新选举一新的Leader继续提供服务。采用类Paxos多数派协议实现分布式副本,实现多副本之间的强一致性,在三个副本的情况下,确保由于各种异常比如网络,磁盘,进程故障等导致一个副本不可用情况下系统继续正常运行。Leader(主)节点与Follower(从)节点能够在宕机启动后自动恢复,并且确保恢复后系统写入成功数据不会丢失。系统支持每份数据三副本,支持对数据进行哈希分区提高系统扩展性,分区后系统能够实现很好的线性扩展性。系统向客户提供可选的一致性服务,其中一种为强一致性服务,写入成功后即可立即被所有客户端读取到。另一种为较实用的单调一致性,保证不会读到比之前读到数据更老的数据。测试表明系统使用的分布式副本协议开销较小,并且在通过将网络与磁盘操作并行化,多请求执行之间并行化以及将所有的写操作首先转化为对日志文件的顺序操作等优化措施之后大大提高了系统的性能,写性能基本已经达到了磁盘所能提供性能的极限。类Paxos多数派分布式协议确实是分布式环境中提供高可用性服务的可行性较强的协议方案。能提供较好的一致性,可用性,并且有较好的分区容忍性。
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