【摘要】： 近年來,隨著存儲需求的增加及存儲應用日益復雜,人們需要存儲系統(tǒng)有較高的智能性:自我管理、自我維護、甚至自我恢復等,來實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、無縫擴展、實時備份、容錯、系統(tǒng)監(jiān)控、流量控制、遠程數(shù)據(jù)備份等功能。 以構(gòu)造高性能智能化的存儲系統(tǒng)為目的,對存儲系統(tǒng)關鍵技術和實現(xiàn)方法進行了深入研究。主要內(nèi)容包括:可擴展的對象存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu);存儲主動服務方法;策略觸發(fā)機制;自適應的多并行度I/O流水調(diào)度;層次存儲智能化;基于線性時序邏輯的對象文件系統(tǒng)的形式化描述方法。 在繼承前人工作的基礎上,經(jīng)過理論研究與實際開發(fā)取得了如下一些成果: (1)實現(xiàn)一種可擴展的基于對象的智能存儲系統(tǒng),系統(tǒng)中的對象存儲控制器OSC(Object-based Storage Controller)擴展ANSI T10技術委員會關于對象的定義,對象除了包含屬性、數(shù)據(jù)外,還擴展了包含觸發(fā)器(Trigger)。對象的屬性包含一定的語義,便于描述存儲系統(tǒng)和提供動態(tài)的行為數(shù)據(jù)。 (2)研究用戶數(shù)據(jù)在對象存儲系統(tǒng)及存儲設備中的分布策略與組織形式、對象負載平衡機制、對象存儲系統(tǒng)的策略觸發(fā)機制。對象的分布策略直接影響存儲系統(tǒng)負載,提出一種混合放置(Hybrid-Layout)算法,實現(xiàn)靜態(tài)負載平衡策略,將小文件直接映射成一個對象并通過哈希映射到一個設備中去,而對大文件則分割成多個對象,分別放置在不同的設備里。對象存儲系統(tǒng)采用域?qū)Φ?Region Peer to Region Peer)的方法組織和管理。 (3)應用心理學等理論成果(統(tǒng)計模型、跟蹤和預測等),提出一種基于反饋控制的預測性的存儲主動服務模型,并討論了存儲主動服務系統(tǒng)架構(gòu)。通過完善和擴展對象的定義,基于對象屬性預測數(shù)據(jù)訪問的變化,評估其對將來性能的影響,為“存儲主動服務”提供決策依據(jù)。提出策略觸發(fā)機制,并結(jié)合域?qū)Φ?應用心理學模型實現(xiàn)動態(tài)負載平衡策略。仿真結(jié)果表明“存儲主動服務”的方法是可行的。 (4)現(xiàn)有的網(wǎng)絡存儲,其存儲協(xié)議、網(wǎng)絡協(xié)議的復雜導致管理困難,同時I/O路徑的不合理設計,增加了額外開銷,降低了存儲效率。分析了網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)I/O路徑上的軟硬件開銷,并應用于指導I/O流水線設計。I/O請求以并行度描述通過同一流水段的多個子工作量(或子任務)。提出自適應的多并行度I/O流水調(diào)度方法,能重疊對象存儲系統(tǒng)的I/O處理各功能段的操作,提高對象存儲系統(tǒng)I/O性能。 (5)基于對象的存儲,賦予備份歸檔新思路:將一組相關文件抽象為存儲對象,方便層次存儲管理自動化,使備份、歸檔、檢索和恢復等操作變得簡單而高效。一方面,提出基于對象摘要的備份和歸檔系統(tǒng);另一方面,設計以磁盤陣列與磁帶庫混合組成的、可提供海量存儲空間和高性能的磁帶虛擬化系統(tǒng),該系統(tǒng)采用基于信息生命周期管理的數(shù)據(jù)遷移算法,實驗測試表明,系統(tǒng)對用戶透明,并能顯著提高數(shù)據(jù)備份與恢復速度。提高了總擁有性價比。 (6)對象文件系統(tǒng)時序邏輯(OFSTL)是線性時序邏輯在描述文件系統(tǒng)應用中的一個推廣。用OFSTL描述對象文件系統(tǒng)的性質(zhì),用模型化的狀態(tài)遷移系統(tǒng)表示對象文件系統(tǒng)的訪問行為。并借助該邏輯框架研究對象文件系統(tǒng)訪問語義和訪問行為。應用該邏輯框架去形式化描述對象文件系統(tǒng)性質(zhì),并結(jié)合模型檢測的方法驗證對象文件系統(tǒng)設計的正確性。
【圖文】：

1 概述1.1 存儲系統(tǒng)發(fā)展趨勢存儲業(yè)界著名的國際會議 FAST（Conference on File and Storage Technologies），是由著名的 USENIX 組織發(fā)起以及 ACM SIGOPS（ACM Special Interest Group onOperating Systems）、IEEE TCOS（IEEE Computer Society’s Technical Committee onOperating Systems and Application Environments）和 MSSTC（IEEE Mass StorageSystems Technical Committee 等協(xié)辦的。從 2002 年 1 月開始，至今已舉辦了四屆。該會議分為 Technical Sessions、Work-in-Progress Reports、Birds-of-a-Feather Sessions等三部分。

.2 學術界相關研究圖 1.2 列出了卡內(nèi)基梅隆大學并行數(shù)據(jù)實驗室的近年來的相關項目，其SD[31]項目的目標是“使用商業(yè)存儲設備構(gòu)建高帶寬、低延遲、安全、可統(tǒng)”；（2）Active Disk[32]的主要思想是使磁盤驅(qū)動器具有下載執(zhí)行代碼的功能，在存儲設備端分擔計算結(jié)點的計算任務；（3）Self-*[33-34]，又稱目的目的是設計新的存儲架構(gòu)來整合管理功能及降低管理人員的負擔會群體的組織思想和人工智能及控制系統(tǒng)的技術，達到簡化存儲管理本，增強系統(tǒng)健壯性和簡化系統(tǒng)構(gòu)建；（4）Self-securing通過存儲設備的安全，即使是客戶端的操作系統(tǒng)崩潰，這樣提高抵御入侵的能ACUS[35]是在分布式文件系統(tǒng)的基礎設計的基于對象的智能存儲系統(tǒng)；（系統(tǒng)參考生物的免疫特性，，PASIS能復制數(shù)據(jù)和服務，并將其分布在多個SIS系統(tǒng)使用門限方案保證數(shù)據(jù)的可靠性和存活性。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TP393.05;TP333

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 李潔瓊;海量存儲資源海量存儲資源管理關鍵技術研究[D];華中科技大學;2011年

相關碩士學位論文 前3條

1 黃靖鋒;基于SAN的網(wǎng)絡存儲技術研究與應用[D];電子科技大學;2010年

2 張敏;基于對象存儲文件系統(tǒng)研究[D];電子科技大學;2012年

3 王艷云;分級存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)遷移技術的研究[D];西安建筑科技大學;2012年

本文編號：2590874