王喬平

引言：隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)也在飛速的發(fā)展，近些年越來(lái)越多的領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用分布式的緩存技術(shù)，使其并受到了學(xué)術(shù)界的一致好評(píng)。但是分布式緩存技術(shù)在云環(huán)境下也面臨著許多問(wèn)題。分布式緩存技術(shù)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的蓬勃發(fā)展，建立了一個(gè)在云計(jì)算環(huán)境下的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。本文就從分布式緩存技術(shù)的特點(diǎn)、現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行闡述[1]。

前言：二十一世紀(jì)人類(lèi)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，計(jì)算平臺(tái)成為了通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)傳遞的基礎(chǔ)。分布式的緩存技術(shù)具有可靠性高，擴(kuò)展性強(qiáng)、吞吐性大等特點(diǎn)，為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸提供了有利的支撐，成為了互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)云結(jié)構(gòu)底層支持的基礎(chǔ)。接下來(lái)，本文將對(duì)分布式緩存進(jìn)行詳細(xì)分析，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的完善提供借鑒。

一、云計(jì)算的安全及其影響

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面發(fā)展，近幾年，云計(jì)算這個(gè)名詞備受關(guān)注，成為了人們熱議的話題，并且在學(xué)術(shù)界、政府、商界都給予較大的肯定。云計(jì)算可以體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)就是計(jì)算機(jī)技術(shù)的思想，云計(jì)算可以將豐富的計(jì)算機(jī)資源聯(lián)系在一起，組成一個(gè)巨大的計(jì)算機(jī)模式。云計(jì)算也可以為計(jì)算機(jī)用戶(hù)隨時(shí)的進(jìn)行服務(wù)，為IT服務(wù)的便利提供無(wú)限的可能。云計(jì)算因其方便、快捷、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)得到了越來(lái)越多企業(yè)的矚目，不僅能將IT業(yè)從復(fù)雜的工作中解救出來(lái)，還能使IT技術(shù)更加專(zhuān)注自身核心業(yè)務(wù)的發(fā)展[2]。

但是，目前云計(jì)算面臨著最關(guān)鍵的問(wèn)題就是安全性問(wèn)題，隨著云計(jì)算應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，安全問(wèn)題越來(lái)越得到了人們的重視。人們開(kāi)始對(duì)云計(jì)算的安全問(wèn)題進(jìn)行擔(dān)憂(yōu)，有的客戶(hù)也不得不暫停云計(jì)算的使用。在這期間云計(jì)算的確出現(xiàn)了一些負(fù)面的新聞，如：2009年2月和7月亞馬遜網(wǎng)絡(luò)的癱瘓問(wèn)題，以及2009年3月谷歌用戶(hù)信息泄密事件，這些都不得不使人們重新思考云計(jì)算面臨的安全問(wèn)題。

二、分布式緩存技術(shù)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)

（一）分布式緩存的結(jié)構(gòu)

分布式緩存技術(shù)是采用網(wǎng)狀的連接方式將互聯(lián)網(wǎng)之間的服務(wù)器進(jìn)行連接，數(shù)集可以在互聯(lián)網(wǎng)之間通過(guò)數(shù)據(jù)多副本機(jī)制傳輸。分布式緩存可以實(shí)現(xiàn)無(wú)中心化的操作控制臺(tái)，可以在任何一個(gè)服務(wù)器上登陸以實(shí)現(xiàn)對(duì)集群的訪問(wèn)、數(shù)據(jù)的控制、實(shí)時(shí)的監(jiān)控等，并且通過(guò)操作維護(hù)臺(tái)可以對(duì)集群的軟件進(jìn)行升級(jí)、配置等服務(wù)[3]。

（二）分布式緩存的擴(kuò)展性

分布式緩存可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高吞吐性，通過(guò)低延時(shí)的訪問(wèn)服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)增加節(jié)點(diǎn)從而為數(shù)據(jù)的處理能力進(jìn)行擴(kuò)充，并且擴(kuò)充的應(yīng)用訪問(wèn)高度透明。例如：將已有的節(jié)點(diǎn)A上增添新的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，可以將B的數(shù)據(jù)直接添加到節(jié)點(diǎn)A上，通過(guò)命令指令的傳輸與傳送，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，不斷的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)將B的數(shù)據(jù)擴(kuò)張到A節(jié)點(diǎn)上。

分布式緩存具有擴(kuò)展性高這樣的性能可以使數(shù)據(jù)得到有效地?cái)U(kuò)展，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間的最大化，這樣可以更好的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，為數(shù)據(jù)的有效傳輸和儲(chǔ)存提供幫助。

（三）分布式緩存的可靠性

在互聯(lián)網(wǎng)工作中，數(shù)據(jù)的可靠性是十分重要的，分布式緩存就是這樣一個(gè)具有高可靠性的工具。通過(guò)使用副本機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠性能。數(shù)據(jù)緩存具有N、R、W原則，N代表數(shù)據(jù)的副本數(shù)，R代表讀取多少副本才能認(rèn)為讀成功，W寫(xiě)了多少副本才能認(rèn)為寫(xiě)成功，這三量有這樣一個(gè)關(guān)系：當(dāng)W+R>N時(shí)，可以認(rèn)為系統(tǒng)是可靠的[4]。

在N、R、W原則中，數(shù)據(jù)各節(jié)點(diǎn)的IP是按照大小組成的有序的循環(huán)表，根據(jù)第一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)尋找其它活著的節(jié)點(diǎn)作為備節(jié)點(diǎn)，在沒(méi)有故障發(fā)生的情況下，協(xié)同器是路由的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果協(xié)同器節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，客戶(hù)可以選擇下一個(gè)活著的節(jié)點(diǎn)作為協(xié)同器，這樣通過(guò)在保證數(shù)據(jù)的一致性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠性，來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全。

（四）分布式緩存的性能特點(diǎn)

眾所周知，分布式緩存具有高性能的特點(diǎn)，正是由于這樣的特點(diǎn)可以保證數(shù)據(jù)的有效傳輸。分布式緩存平臺(tái)采用同步接口和異步接口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理。同步接口在服務(wù)端實(shí)行執(zhí)行成功返回命令后，可以使客戶(hù)端應(yīng)用返回。異步接口則是通過(guò)回調(diào)函數(shù)的方式來(lái)確定應(yīng)用實(shí)行。

影響服務(wù)端性能的因素有很多，如：線粒鎖的粒度、執(zhí)行效率、內(nèi)存的組織訪問(wèn)方式等。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分布式緩存具有的高性能特點(diǎn)可以對(duì)數(shù)據(jù)的試行進(jìn)行有力的幫助。

（五）分布式緩存技術(shù)的數(shù)據(jù)一致性

分布式緩存數(shù)據(jù)的一致性是通過(guò)控制數(shù)據(jù)值副本的一致性來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)版本的向量控制，即使數(shù)據(jù)被傳送到不同節(jié)點(diǎn)上，仍然可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性。

在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)，要得到整個(gè)副本版號(hào)的實(shí)際情況，來(lái)確保寫(xiě)入數(shù)據(jù)后保持版本的一致性和最新性。在操作的過(guò)程中，協(xié)同器獲取全部的副本版號(hào)，通過(guò)確定副本版號(hào)是否一致，來(lái)界定讀取的正誤，進(jìn)而對(duì)版本進(jìn)行更新，為下次的任務(wù)做好鋪墊。

三、分布式緩存技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

（一）緩存服務(wù)性能隔離的挑戰(zhàn)

在多個(gè)用戶(hù)運(yùn)用服務(wù)器的場(chǎng)景下，資源競(jìng)爭(zhēng)會(huì)無(wú)法滿(mǎn)足其中一部分的租戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量，也就存在性能干擾的問(wèn)題。上述的現(xiàn)象叫做資源的劫持，就是在多租戶(hù)的環(huán)境中出現(xiàn)了資源被霸占的情況，所以如何對(duì)各個(gè)用戶(hù)之間采取保障性能的隔離手段成為了重要問(wèn)題之一。每個(gè)用戶(hù)對(duì)資源的需求都不相同，這需要最大限度的提高資源的利用率，確?？蓾M(mǎn)足每個(gè)用戶(hù)的實(shí)際需求。由此可見(jiàn)，面向多租戶(hù)的緩存服務(wù)性能已經(jīng)成為了當(dāng)前緩存技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

（二）緩存策略的適應(yīng)及管理

緩存策略的制定是根據(jù)不同的場(chǎng)景進(jìn)行的有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，分為替換策略、一致策略等。緩存的適應(yīng)機(jī)制是為了進(jìn)一步完善系統(tǒng)服務(wù)性能，提高緩存的適應(yīng)性。目前，緩存策略面臨著兩個(gè)挑戰(zhàn)，一個(gè)自適應(yīng)問(wèn)題，一個(gè)是管理問(wèn)題。

計(jì)算機(jī)的專(zhuān)業(yè)人才運(yùn)用跟蹤驅(qū)動(dòng)模擬的方法對(duì)每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)文件進(jìn)行最優(yōu)策略，提出了一種新的算法可以降低空規(guī)模，并且優(yōu)化性能，但需要以犧牲準(zhǔn)確率為代價(jià)。

結(jié)論：綜上所述，在解決云計(jì)算安全的前提下，對(duì)云計(jì)算環(huán)境下分布式緩存技術(shù)的進(jìn)行優(yōu)化使信息能夠準(zhǔn)確、快捷、安全的進(jìn)行傳輸。要結(jié)合分布式緩存技術(shù)面臨的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，逐步完善緩存式技術(shù)的應(yīng)用，使互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)更加繁榮。

參考文獻(xiàn)

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[2]王攀峰，張濤.基于云計(jì)算模型的氣象信息服務(wù)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2013，10（15）：3717-3721.

[3]郭棟，王偉，曾國(guó)蓀.基于Memcached的緩存資源集中管理方法[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，12（18）：62-65.

[4]溫劍鋒.大數(shù)據(jù)背景下基于云技術(shù)的高校移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建研究[J].柳州師專(zhuān)學(xué)報(bào)，2013，06（20）：129-132.

（作者單位：天津市大港油田第一采油廠）