HEAL DSpace

Μορφές αποθήκευσης εικονικών δίσκων για την αποδοτική υποστήριξη κλώνων, στιγμιοτύπων και απαλοιφής διπλοτύπων

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.author Ανδρουλιδάκης, Εμμανουήλ el
dc.contributor.author Androulidakis, Emmanouil en
dc.date.accessioned 2017-02-28T10:24:50Z
dc.date.available 2017-02-28T10:24:50Z
dc.date.issued 2017-02-28
dc.identifier.uri http://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44445
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13942
dc.rights Default License
dc.subject Εικονικός δίσκος el
dc.subject Στιγμιότυπα el
dc.subject Κλώνοι el
dc.subject Απαλοιφή διπλοτύπων el
dc.subject Εικονικοποίηση αποθήκευσης el
dc.subject Εικονική μηχανή el
dc.subject Υπολογιστικό νέφος el
dc.subject Copy-On-Write en
dc.subject Virtual disk en
dc.subject Virtual disk format en
dc.subject Snapshot en
dc.subject Clone en
dc.subject Deduplication en
dc.subject COW en
dc.subject Storage virtualization en
dc.subject Virtual machine en
dc.subject Cloud en
dc.subject QEMU en
dc.title Μορφές αποθήκευσης εικονικών δίσκων για την αποδοτική υποστήριξη κλώνων, στιγμιοτύπων και απαλοιφής διπλοτύπων el
dc.title Virtual disk formats for the efficient support of clones, snapshots and deduplication en
heal.type bachelorThesis
heal.classification Εικονικές μηχανές el
heal.classification Virtual machines en
heal.classification Επιστήμη υπολογιστών/πληροφορική el
heal.classification Computer science en
heal.classificationURI http://data.seab.gr/concepts/8d171a516b24e10ab864eaa4338a219af502936e
heal.classificationURI http://data.seab.gr/concepts/8d171a516b24e10ab864eaa4338a219af502936e
heal.classificationURI http://data.seab.gr/concepts/77de68daecd823babbb58edb1c8e14d7106e83bb
heal.classificationURI http://zbw.eu/stw/descriptor/15609-4
heal.language el
heal.language en
heal.access free
heal.recordProvider ntua el
heal.publicationDate 2016-10-31
heal.abstract Η παρούσα εργασία στόχο έχει να προτείνει μια μορφή εικονικού δίσκου, η οποία θα καταφέρει να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα της εξοικονόμησης χώρου από την απαλοιφή διπλοτύπων και την τεχνική COW για υποστήριξη στιγμιοτύπων και κλώνων, με την ακαριαία λήψη των στιγμιοτύπων, τον περιορισμό των εισαγόμενων μεταδεδομένων, την επιτάχυνση του συγχρονισμού απομακρυσμένων αντιγράφων και την υψηλή απόδοση που απαιτείται για εικονικούς δίσκους πρωτογενούς αποθήκευσης. Γι' αυτό αφού διερευνάται ο υποχώρος παραμέτρων της απαλοιφής διπλοτύπων και μελετώνται οι υπάρχουσες μορφές εικονικών δίσκων και οι ελλείψεις τους, προτείνεται ο χωρισμός του εικονικού δίσκου σε τεμάχια. Η αντιστοίχιση από τομείς του εικονικού δίσκου σε τεμάχια, γίνεται μέσω μιας δεντρικής δομής μεταδεδομένων, με εσωτερικούς κόμβους που βοηθούν στην πλοήγηση και κόμβους-φύλλα που δείχνουν στα τεμάχια. Η δενδρική δομή έχει το πλεονέκτημα της ακαριαίας λήψης ενός στιγμιοτύπου, αφού αντιγράφεται μόνο ο κόμβος-ρίζα. Επιπλέον προσφέρει και δυνατότητες για εξοικονόμηση μεταδεδομένων και ταχύτερο συγχρονισμό απομακρυσμένων αντιγράφων, εάν σε μια ακολουθία στιγμιοτύπων οι αλλαγές εντοπίζονται σε ένα κομμάτι του υποδέντρου. Σε σχέση με υπάρχουσες υλοποιήσεις, ο σχεδιασμός μας προσφέρει ενοποίηση των λειτουργιών εξοικονόμησης χώρου και ανεξαρτησία των τεμαχίων, των στιγμιοτύπων και των κλώνων οδηγώντας σε μια πιο ευέλικτη υλοποίηση που δεν εισάγει αρχιτεκτονικούς περιορισμούς και προσφέρει περισσότερες ευκαιρίες για εξοικονόμηση χώρου σε περιβάλλοντα υπολογιστικού νέφους. Υλοποιήσαμε τον παραπάνω σχεδιασμό θεωρώντας τις βασικές οντότητες ως αρχεία και γράψαμε έναν οδηγό μπλοκ συσκευής για τον προσομοιωτή εικονικών μηχανών QEMU. Έπειτα, δοκιμάσαμε διάφορα μικροσκοπικά και μακροσκοπικά φορτία εισόδου-εξόδου, ώστε να διαπιστώσουμε την απόδοση του δίσκου για τους διαφορετικούς συνδυασμούς μεγέθους τεμαχίου και ύψους του δέντρου. Παράλληλα, εξαγάγαμε θεωρητικά την επιβάρυνση σε μεταδεδομένα και διαπιστώσαμε τα οφέλη της δενδρικής δομής στην εξοικονόμηση μεταδεδομένων, με την βοήθεια ενός πραγματικού ίχνους λειτουργιών Ε/Ε. el
heal.abstract The problem under investigation is the development of a virtual disk format, that will not only be efficient in terms occupied storage space, by supporting deduplication, sparseness, constrained metadata overhead and the COW technique for snapshots and clones, but will additionally offer instant snapshot/clone creation, efficient remote replication and low access latency required for primary storage. While there are many solutions that support some of the above characteristics, there is none that combines them all efficiently under a unified management, offering the agility, scalability and architectural independence required in a cloud environment. After we analyze the design choices associated with deduplication and we study existent virtual disk formats and their shortcomings, we propose a novel design. We chop the virtual disk into independent chunks of fixed size. This inherently supports sparseness as chunks are allocated on demand. The mapping between virtual disk’s sectors and chunks are carried through a recipe, which is a chunk-indexing array, that in the general case takes the form of a tree, with inner nodes pointing to nodes and leaf nodes pointing to chunks. The tree mapping structure reduces the amount of metadata that need to be copied in a snapshot/clone creation and allows greater sharing of data and metadata, thus offering instant snapshot/clone creation, avoiding metadata explosion and saving network bandwidth in a remote replication process. Deduplication can be employed for both chunks and nodes. The above design is implemented with chunks and nodes as files in the host filesystem, and the related logic for sector translation and snapshot/clone management is implemented as a QEMU backend block driver, integrated in the QEMU block model. We use micro-benhmarks, macro-benchmarks and real I/O traces to explore the parameter subspace and conclude on a tree height and chunk size configuration, that in combination with theoretical deduplication findings can yield a time and space efficient virtual disk. en
heal.advisorName Κοζύρης, Νεκτάριος el
heal.committeeMemberName Κοζύρης, Νεκτάριος el
heal.committeeMemberName Παπασπύρου, Νικόλαος el
heal.committeeMemberName Γκούμας, Γεώργιος el
heal.academicPublisher Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών el
heal.academicPublisherID ntua
heal.numberOfPages 249 σ. el
heal.fullTextAvailability true


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record