作为一种基于容器的虚拟化技术,Docker得到了极大的关注,并在很多公司及数据中心中被部署使用。大规模数据中心每天会启动数十万个Docker容器,Docker容器的启动速度对数据中心的高效运行十分重要,如果不能及时启动应用程序的容器以响应用户请求,会导致较差的用户体验。Docker镜像的存储及分发技术是加快Docker容器启动速度的关键,该技术引发了学术界的关注,与此同时工业界也采取了P2P技术来加速Docker镜像的分发速度。但是,已存在的P2P实现方式并未充分利用Docker镜像仓库和Docker镜像的特点。本文基于Docker镜像的特点,设计并实现了一种高效的Docker镜像的混合式分发系统,并围绕Docker镜像分发和数据中心的特点提出了新的P2P分发策略。具体而言,本文的主要工作和贡献如下:(1)设计并实现了一种Docker镜像的混合式分发架构Docker镜像分发是通过镜像仓库来管理和分发镜像,该方式存在单点瓶颈及单点失效风险。而现有的基于P2P方式的镜像分发过程仅仅是简单的将Docker镜像当做一个P2P文件下载的大文件,缺乏对Docker镜像本身特点的考虑。针对以上两个问题,本文首先统计并分析了Docker镜像和镜像层的特点,然后基于统计结果,提出了Docker镜像的混合式分发方法。该方法将常用的P2P文件分发协议嵌入到Docker镜像仓库中,并根据镜像中镜像层的大小分布动态地选择client/server或是P2P文件传输方式下载镜像层。实验结果表明,该系统架构与默认的Docker镜像传输方法相比,使镜像分发所占用的时间减少了大约90%。(2)设计了新的基于数据中心的Docker镜像P2P分发策略为了进一步加快Docker镜像分发速度,本文基于数据中心网络对P2P文件传输方式进行了优化,提出了弱势节点优先下载策略。该文件下载策略对现有互联网P2P文件下载策略在邻居节点选择以及分片选择算法这两个方面进行改进。在邻居节点选择算法上,由于数据中心中并不存在free-rider的现象,本文提出了含最少数量分片优先邻居节点选择策略。在分配选择算法上,根据数据中心中节点不会无故停止上传分片的特点,本文提出了随机片选算法。实验结果表明,本文提出的文件下载策略在数据中心网络中相比传统P2P协议和现有的针对数据中心的改进在Docker镜像分发速度上得到了一定提升。