【摘要】：信息爆炸時(shí)代來(lái)臨使得作為主要信息存儲(chǔ)媒介的磁盤陣列得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,且被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的存儲(chǔ)系統(tǒng)中,但其自身也存在一些影響其性能和可靠性的問(wèn)題。首先,磁盤的失效問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致磁盤陣列需要進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)重構(gòu)操作,而面對(duì)在線存儲(chǔ)應(yīng)用的增多和磁盤單盤容量的不斷增大,這種重構(gòu)操作的時(shí)間會(huì)變得非常漫長(zhǎng),從而使得存儲(chǔ)系統(tǒng)的可用性和數(shù)據(jù)的可靠性都面臨著考驗(yàn),發(fā)展快速陣列重構(gòu)技術(shù)勢(shì)在必行。其次,面對(duì)當(dāng)前不斷增加的數(shù)據(jù)量和對(duì)存儲(chǔ)性能的要求,磁盤陣列原有的容量和帶寬已不適應(yīng)目前的存儲(chǔ)趨勢(shì),如何對(duì)磁盤陣列進(jìn)行快速擴(kuò)容也成為了一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。與此同時(shí),隨著云存儲(chǔ)的應(yīng)用發(fā)展,磁盤陣列也越來(lái)越多的被應(yīng)用于多種存儲(chǔ)場(chǎng)景,特別是共享存儲(chǔ)場(chǎng)景。由于在共享存儲(chǔ)場(chǎng)景下的磁盤陣列性能會(huì)隨著前端應(yīng)用的增多而導(dǎo)致性能下降,因此共享存儲(chǔ)環(huán)境下的陣列優(yōu)化技術(shù)也被人們也關(guān)注。鑒于此,我們分析并提出了針對(duì)磁盤陣列的重構(gòu)、擴(kuò)容和性能優(yōu)化三個(gè)方面的優(yōu)化方法。 針對(duì)于目前磁盤陣列串行化重構(gòu)導(dǎo)致的重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,我們提出一種采用并行重構(gòu)思想的進(jìn)行數(shù)據(jù)分布的RAID,稱之為S2-RAID。該方法以并行化方式組織磁盤分區(qū)并創(chuàng)建subRAID結(jié)構(gòu),保證了磁盤失效時(shí)的數(shù)據(jù)重構(gòu)流的并行無(wú)沖突I/O操作,大大縮短了重構(gòu)時(shí)間。同時(shí)S2-RAID還可以在特定條件下容許多盤失效,且在多盤失效情況下,同樣可以進(jìn)行低粒度方式的并行重構(gòu)。測(cè)試結(jié)果表明,S2-RAID可以比傳統(tǒng)RAID重構(gòu)方法縮短重構(gòu)時(shí)間2-4倍,同時(shí)重構(gòu)期間的前臺(tái)響應(yīng)性能也能得到較好的保證。 而面對(duì)當(dāng)前陣列擴(kuò)容時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致的系統(tǒng)可靠性降低問(wèn)題,提出一種采用混合式條帶分布的快速陣列擴(kuò)容方法,H-Scale。該方法可以大量減小擴(kuò)容過(guò)程帶來(lái)的數(shù)據(jù)遷移量,磁盤I/O次數(shù)以及校驗(yàn)更新次數(shù)。其基本思想是利用了寬度不同的條帶的分布特點(diǎn),將擴(kuò)容前后的新老陣列映射為一個(gè)統(tǒng)一的RAID空間,并借助相應(yīng)的映射算法,進(jìn)行數(shù)據(jù)塊的尋址操作。同時(shí)H-Scale可以支持多種RAID級(jí)別的擴(kuò)容以及多次擴(kuò)容等理想擴(kuò)容方法所具備的特征。通過(guò)對(duì)實(shí)現(xiàn)的原型的測(cè)試結(jié)果表明,H-Scale比傳統(tǒng)擴(kuò)容方法至少縮短了50%的擴(kuò)容時(shí)間,同時(shí)前端性能平均提高了20%以上。該方法在擴(kuò)容時(shí)間和前端性能兩方面得到了很好的均衡。 考慮到共享存儲(chǔ)環(huán)境的廣泛應(yīng)用,梳理了共享存儲(chǔ)環(huán)境中磁盤陣列所面臨問(wèn)題并結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)集進(jìn)行了詳細(xì)分析,提出一種RAID cache方法DROP,用于緩解陣列整體性能下降。DROP方法通過(guò)利用磁盤空閑區(qū)域構(gòu)建一個(gè)RAID分布的Cache緩沖池,并結(jié)合共享存儲(chǔ)環(huán)境下各個(gè)應(yīng)用下數(shù)據(jù)訪問(wèn)的特點(diǎn),對(duì)Cache緩沖池進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配,用以平衡陣列整體性能,達(dá)到了很好的預(yù)期效果。 通過(guò)上述三個(gè)方面的研究,針對(duì)磁盤陣列目前所面臨的影響性能和可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題,進(jìn)行了詳細(xì)的分析并有針對(duì)性的提出了相應(yīng)的方案,為構(gòu)建高性能高可靠性磁盤陣列奠定了良好的基礎(chǔ)。
[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)】：TP333.3

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2476405