論云計算環境下分布式緩存技術現狀及面臨的挑戰

崔寶才 天津電子信息職業技術學院

論云計算環境下分布式緩存技術現狀及面臨的挑戰

崔寶才 天津電子信息職業技術學院

云計算；分布式緩存技術；現狀及挑戰

隨著互聯網技術與計算機技術的不斷發展，計算機平臺已經成為了人們信息交流的基礎。分布式緩存技術發展到今天已經具有了強擴展性、高可靠性、大吞吐性等特點，其已經成為了互聯網平臺云計算環境底層支持的基礎，也是計算機數據傳輸可靠的支撐。

1.云計算概述

云計算這個名詞隨著計算機技術的全面發展而備受關注，其在學術界、商界、政府都得到了較大的肯定并成為了業界的熱議話題。云計算可以將豐富的互聯網資源聯系起來形成全新的計算機模式。其使用的方便性、快捷性與經濟性得到了企業的廣泛關注，其對IT業影響巨大，不僅能減輕IT業工作的復雜性，還能促使IT業發展自己的核心業務。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注。因為云計算的安全問題，很多企業對云計算系統產生了擔憂，并有一部分企業打算終止對云計算的使用，比如2009年2月和7月亞馬遜網絡出現了癱瘓的問題， 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重新審視并高度重視其安全問題。

2.云計算環境下分布式緩存技術的現狀及特點

2.1 分布式緩存技術的結構

分布式緩存技術將互聯網之間的服務器通過網狀的連接方式連接起來，使數據通過多副本機制在互聯網之間進行傳輸。分布式緩存系統采用的事無中心操作控制臺即其可以在任何一個服務器上進行登錄并能實現對全部數據的控制、對集群的訪問及進行實時監控等，還可以通過操作維護臺對集群軟件進行統一配置和升級等。

2.2 分布式緩存系統具有可靠性

互聯網數據之所以能夠得到廣泛的認可和應用，是應為其數據具有可靠性，分布式緩存系統也具有高度的可靠性。數據緩存采用的是R、N、W原則，R為讀取副本數，讀取一定的副本才能認為讀成功， N為數據副本數， W為所寫副本數，寫夠一定數量的副本才算寫成功。這三個量有一定的數據關系：當W+R>N時，可以認為系統中的數據是可靠地。其主要通過副本機來保證數據的可靠性。在R、N、W原則中，數據循環表由各節點的IP按大小組成，讓第一個節點尋找其他活結點，并將其作為備用，在沒有故障的情況下，協同器即為路由的第一個節點，如果協同器節點發生了故障，可以選擇下一個活結點作為協同器，這樣以此類推來保證數據的安全性與可靠性。

2.3 分布式緩存系統具有擴展性

分布式緩存能實現數據的高擴展性，其通過增加數據服務節點和低延時的數據訪問服務來增強數據的處理能力，且訪問服務高度透明。例如，要擴充A點的數據，通過一定的命令可以將B上的數據直接添加到節點A中，實現數據的傳輸。分布式緩存系統的高擴展性可以大大的擴展節點空間，使數據空間得到最大化，這樣方便數據的整合和數據的傳輸與儲存。

2.4 分布式緩存系統的性能特點

分布式緩存系統的高性能保證了數據的有效傳輸。其采用異步接口和同步接口來實現對數據的處理，同步接口在服務店執行返回命令后可以使客戶端應用返回，異步接口則通過回調函數的方式來使應用打開。影響分布式緩存服務端口性能的因素有很多，比如，內存的組織訪問形式，執行效率，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的實驗測試的過程中提高數據的實行效果。

2.5 分布式緩存系統的數據能始終保持一致

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

3.云計算環境下分布式緩存技術面臨的挑戰

3.1 緩存策略的方法及其管理面臨挑戰

緩存策略是根據不同的機器設備和應用環境有針對性的進行設計的，一般有一致策略和替換策略等，緩存適應機制的設立是為了進一步的補充和完善分布式緩存系統的服務性能，并進一步提高緩存系統的適應性。目前，分布式緩存策略面臨兩方面的問題和挑戰，一是緩存系統的自適應問題，自適應是系統在更新后的一種內部調整模式，使其性能能很快的適應更新后的系統，而分布式緩存系統在自行進行更新后自適用能力不強，系統反應慢等問題時有發生。二是分布式緩存系統的管理問題，其主要是如何保證緩存系統中的數據與所傳輸的數據保持一致，并且不同的人對緩存內容進行應用后如何保持數據的一致性，而不被不同的人進行修改后數據發生變化，現在分布式緩存系統所面臨的一個挑戰是，不同的用戶對緩存內容進行修改后，總以最后修改人的內容進行儲存，其就改變了緩存內容的客觀性和真實性，如何保證數據的客觀與真實是現在緩存管理所面臨的一個挑戰。

3.2 緩存服務性能面臨挑戰

分布式緩存系統會為很多客戶服務，如果每個用戶在不同的時段對分布式緩存系統進行應用的話，分布式緩存系統會很好的為其服務，并提供其所需要的數據內容。但當多個用戶同時使用分布式緩存系統的時候就會出現信息被劫持的現象，即有些客戶在數據庫中找不到自己想要內容，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器所面臨的一個問題和挑戰。

崔寶才，男，漢族，1979-03，河北滄州人，天津電子信息職業技術學院，副教授職稱，教研室主任，本科學歷，碩士學位，研究方向：主要從事網絡安全技術及物聯網應用技術研究。

計算機技術的發展在緊跟科技發展的腳步，其發展速度非常之快，近年來，分布式緩存技術不斷得到發展，其廣泛應用于很多領域，并得到學術界一致好評。分布式緩存技術創立了一個在云計算環境下的全新的計算機領域，從這一方面說其推動了計算機技術向前發展。但分布式緩存技術在云計算機環境下應用還存在一些問題。本文在介紹云計算的基礎上分析了分布式緩存技術在云計算環境下的現狀及特點，最后簡析了云計算環境下分布式緩存技術所面臨的挑戰。

［1］ 劉義，陳犖，景寧.基于R-樹索引的Map-Reduce空間連接聚集操作［J］.國防科技大學學報，2013，01（10）：136-141.

［2］ 郭棟，王偉，曾國蓀.基于Memcached的緩存資源集中管理方法［J］.計算機技術與發展，2013，12（18）：62-65.