检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学与探索 2021年第2期15卷 249-260页

作者：张晨邓玉辉暨南大学信息科学技术学院计算机科学系广州510632 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190

随着容器技术的广泛普及,大型Docker公共注册表使用对象存储服务来解决镜像数量剧增的问题,但这种松耦合的注册表设计导致较高的延迟开销。为了增强注册表性能,提出一种基于镜像层关联的Docker注册表缓存预取策略LCPA,当注册表服务器缓... 详细信息

随着容器技术的广泛普及,大型Docker公共注册表使用对象存储服务来解决镜像数量剧增的问题,但这种松耦合的注册表设计导致较高的延迟开销。为了增强注册表性能,提出一种基于镜像层关联的Docker注册表缓存预取策略LCPA,当注册表服务器缓存未命中时,通过分析镜像元数据文件构建镜像的存储结构,由关联度模型对存储结构计算得到相关镜像层集合,并从后端存储中主动式预取回注册表中以提高缓存命中率。经真实工作负载下收集的Docker数据集测试,实验结果表明LCPA策略比LRU、LIRS和GDFS等缓存算法提高12%~29%的平均缓存命中率,拉取镜像的平均延迟节省率提高了21.1%~49.4%。与现有的LPA预取算法相比,拉取镜像的平均缓存命中率提升25.6%。仿真实验表明该策略可以有效地利用缓存空间,大幅提升注册表的缓存命中率,并降低镜像拉取的延迟开销。

关键词：公共注册表关联度模型缓存命中率主动式预取

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基于容器访问模式的Docker缓存策略研究

基于容器访问模式的Docker缓存策略研究

引用

作者：张晨暨南大学

学位级别：硕士

随着容器技术的快速迭代,Docker作为Linux容器最佳解决方案被广泛使用。注册表服务是Docker生态系统的核心技术之一,协助用户快速拉取和发布镜像,从而灵活地创建容器用以开发、测试和部署。Docker凭借轻量和高效的特性吸引用户群体迅速... 详细信息

随着容器技术的快速迭代,Docker作为Linux容器最佳解决方案被广泛使用。注册表服务是Docker生态系统的核心技术之一,协助用户快速拉取和发布镜像,从而灵活地创建容器用以开发、测试和部署。Docker凭借轻量和高效的特性吸引用户群体迅速扩张,导致用户发出的请求数量和创建的定制化容器镜像数量呈爆发式增长,传统的注册表无法支撑海量的用户请求和存储压力,致使许多云服务商重新设计公共Docker注册表以便能够水平扩展,同时使用对象存储服务来解决镜像存储问题。松耦合的注册表结构在一定程度缓解了请求压力,但会在用户拉取镜像的过程中造成无法忽视的延迟开销,最终导致容器启动速度减慢。因此,如何优化容器的启动时间成为学术界和工业界关注的焦点。为了解决容器启动延迟增大的问题,现有的方案分别从Docker的组件、存储驱动和架构上做出改进,存在一定安全问题且实现较为复杂。本文从新角度进行切入,选择注册表服务器为研究对象,通过研究用户创建容器时对镜像的访问模式,提出将一部分小的热点镜像从对象存储服务器备份到注册表服务器内存的缓存策略,提高注册表服务器资源利用率的同时缩短了用户拉取镜像延迟,并对镜像层存储结构进行研究,设计一种基于镜像层关联的预取策略,进一步提高注册表缓存命中率。主要工作和创新之处如下:(1)内存去冗余的镜像缓存策略L-Cache。本文实现了一种将热点镜像存放至注册表服务器内存的缓存策略。通过分析注册表服务器通常的资源使用情况以及注册表服务器上真实工作负载的特性来证明缓存方案可行性,并修改注册表服务器存储驱动以支持热点镜像存储,同时将对象存储服务器的内存设置为二级缓存,去除其与注册表服务器内存的冗余镜像数据,从而存储其他有效镜像以节省磁盘I/O的时间开销。实验结果显示,缓存策略比原生Docker镜像拉取流程节省7.7%～19.9%的延迟开销。(2)基于关联度模型的镜像层预取策略LCPA。本文通过收集并分析镜像元文件以构建镜像层的存储结构,同时建立关联度模型以计算镜像层之间的相关程度,当注册表服务器缓存未命中时,由关联度模型对未命中请求和存储结构计算得到相关镜像层集合,从对象存储服务器中主动式预取回注册表,从而进一步优化缓存命中率。实验表明LCPA实现对镜像的精准预测,并在减少不必要的网络流量开销的同时,对注册表服务器缓存命中率提高了12%～29%,平均减少21.1%～49.4%的延迟开销。

关键词：容器技术缓存命中率主动式预取内存去冗余

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