本文選題：存儲(chǔ)系統(tǒng) + 可靠性�。� 參考：《華中科技大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：自圖靈獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)逬ames Gray總結(jié)并提出“在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下，每18個(gè)月新產(chǎn)生和增加的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)總量等于有史以來所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量之和”的經(jīng)驗(yàn)定律以來，人們意識(shí)到數(shù)據(jù)正在呈爆炸性增長(zhǎng)的趨勢(shì)。作為數(shù)據(jù)的載體—存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)在信息社會(huì)中得到了迅猛的發(fā)展。存儲(chǔ)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)各種異常因素可導(dǎo)致故障的發(fā)生，更糟糕的是嚴(yán)重的故障會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失和損壞。因此，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加和數(shù)據(jù)價(jià)值的不斷提高，存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性問題變得越來越重要，對(duì)影響存儲(chǔ)系統(tǒng)高可靠性因素的關(guān)鍵理論和技術(shù)進(jìn)行研究顯得尤為迫切。 各種可靠性技術(shù)已經(jīng)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。首先，使用冗余等技術(shù)可以提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以利用冗余信息進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。然而，在目前的技術(shù)條件下，系統(tǒng)的重建時(shí)間窗口非常長(zhǎng)且會(huì)嚴(yán)重影響正常I/O性能，更嚴(yán)峻的問題是重建時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，第二個(gè)磁盤出錯(cuò)的概率也較大，極易造成數(shù)據(jù)全部損毀。因此，為了減少重建的發(fā)生，提高和預(yù)測(cè)磁盤可靠度是一個(gè)值得研究的問題。其次，大量的實(shí)驗(yàn)分析表明高使用度的磁盤和高失效率之間有著高度的相關(guān)性，可以利用這種關(guān)系防止磁盤失效和數(shù)據(jù)丟失。因此，有必要對(duì)磁盤使用度概念進(jìn)行探討并結(jié)合其它方法對(duì)提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究。第三，統(tǒng)計(jì)表明，流行數(shù)據(jù)是影響存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性的決定性因素，根據(jù)流行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)和利用它進(jìn)行性能等優(yōu)化的相關(guān)研究可知，利用和預(yù)測(cè)流行數(shù)據(jù)是提高存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵研究問題之一。最后，由于磁盤溫度過高可以加劇磁盤失效，而磁盤溫度升高最主要的原因是工作負(fù)載的增加。因此，調(diào)整和預(yù)測(cè)工作負(fù)載對(duì)磁盤溫度進(jìn)行控制是提高存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性的一個(gè)研究方向。針對(duì)上述幾個(gè)方面的關(guān)鍵問題進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要工作有： 為了提高和預(yù)測(cè)磁盤的可靠度，提出了基于磁盤SMART技術(shù)的磁盤可靠度模型。根據(jù)磁盤SMART參數(shù)的實(shí)際值、閾值和屬性值建立參數(shù)可靠度模型，通過理論研究討論和實(shí)際測(cè)試分析選擇出重要參數(shù)并確定重要參數(shù)的權(quán)重，根據(jù)參數(shù)可靠度和參數(shù)權(quán)重建立磁盤可靠度模型。通過分析SMART參數(shù)實(shí)際值發(fā)生變化的參數(shù)數(shù)量和參數(shù)權(quán)重情況確定磁盤可靠度預(yù)警閾值，，結(jié)合磁盤可靠度和磁盤可靠度預(yù)警閾值對(duì)磁盤可靠度級(jí)別進(jìn)行了分類。依據(jù)模型設(shè)定的閾值，將低級(jí)別可靠度磁盤中的數(shù)據(jù)遷移至備份盤，從而提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。 為了利用和預(yù)測(cè)流行數(shù)據(jù)，給出了基于Zipf定律的數(shù)據(jù)流行度模型。該模型結(jié)合當(dāng)前時(shí)刻所有數(shù)據(jù)訪問頻率的排名和數(shù)據(jù)訪問頻率在當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)的增速這兩個(gè)已知參數(shù)，可以預(yù)測(cè)將來時(shí)刻這些數(shù)據(jù)新的訪問頻率排名情況。同時(shí)，對(duì)Zipf定律參數(shù)和C參數(shù)、預(yù)測(cè)將來時(shí)間以及流行數(shù)據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度等四個(gè)參數(shù)采用不同的方法進(jìn)行了詳細(xì)的估計(jì)。通過分類的流行數(shù)據(jù)特征對(duì)預(yù)測(cè)率進(jìn)行了討論和分析，并且結(jié)合不同的預(yù)測(cè)將來時(shí)間和流行數(shù)據(jù)隊(duì)列長(zhǎng)度兩個(gè)模型參數(shù)分析了預(yù)測(cè)率高低的原因。對(duì)不同磁盤可靠度和磁盤使用度級(jí)別中的當(dāng)前流行數(shù)據(jù)和將來流行數(shù)據(jù)采取不同的數(shù)據(jù)遷移等保護(hù)措施，從而提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。 為了合理的控制磁盤溫度，以及預(yù)測(cè)磁盤工作負(fù)載，提出了基于Hurst指數(shù)的磁盤溫度控制方法。該方法結(jié)合磁盤溫度和工作負(fù)載之間的緊密關(guān)系，提出了一種利用Hurst指數(shù)計(jì)算I/O工作負(fù)載自相似性（H值）的方法，并且使用variance-time和R/S分析兩種方法估計(jì)H值。通過計(jì)算得出的H值，可以預(yù)測(cè)出下個(gè)時(shí)刻的I/O負(fù)載。最終對(duì)當(dāng)前時(shí)刻高溫度磁盤以及預(yù)測(cè)的將來時(shí)刻高工作負(fù)載磁盤發(fā)出轉(zhuǎn)移負(fù)載或關(guān)盤指令等保護(hù)措施，防止磁盤溫度過高導(dǎo)致磁盤失效，從而提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。 為了驗(yàn)證磁盤可靠度、磁盤使用度、數(shù)據(jù)流行度和磁盤溫度的解決方案效果，對(duì)基于SMART技術(shù)的磁盤可靠度模型、基于Zipf定律的數(shù)據(jù)流行度模型以及基于Hurst指數(shù)的磁盤溫度控制方法進(jìn)行測(cè)試與分析。同時(shí)，提出了基于磁盤可靠度、磁盤使用度和數(shù)據(jù)流行度以及基于磁盤溫度和工作負(fù)載關(guān)系兩種可靠性優(yōu)化方法來提高存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些技術(shù)和解決方案能夠有效地提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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1 張薇;馬建峰;楊曉元;;分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性研究[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

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1 羅東健;大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)高可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號(hào)：1735582