【摘要】： 近年來(lái),隨著存儲(chǔ)需求的增加及存儲(chǔ)應(yīng)用日益復(fù)雜,人們需要存儲(chǔ)系統(tǒng)有較高的智能性:自我管理、自我維護(hù)、甚至自我恢復(fù)等,來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、無(wú)縫擴(kuò)展、實(shí)時(shí)備份、容錯(cuò)、系統(tǒng)監(jiān)控、流量控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份等功能。 以構(gòu)造高性能智能化的存儲(chǔ)系統(tǒng)為目的,對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了深入研究。主要內(nèi)容包括:可擴(kuò)展的對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);存儲(chǔ)主動(dòng)服務(wù)方法;策略觸發(fā)機(jī)制;自適應(yīng)的多并行度I/O流水調(diào)度;層次存儲(chǔ)智能化;基于線性時(shí)序邏輯的對(duì)象文件系統(tǒng)的形式化描述方法。 在繼承前人工作的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)理論研究與實(shí)際開(kāi)發(fā)取得了如下一些成果: (1)實(shí)現(xiàn)一種可擴(kuò)展的基于對(duì)象的智能存儲(chǔ)系統(tǒng),系統(tǒng)中的對(duì)象存儲(chǔ)控制器OSC(Object-based Storage Controller)擴(kuò)展ANSI T10技術(shù)委員會(huì)關(guān)于對(duì)象的定義,對(duì)象除了包含屬性、數(shù)據(jù)外,還擴(kuò)展了包含觸發(fā)器(Trigger)。對(duì)象的屬性包含一定的語(yǔ)義,便于描述存儲(chǔ)系統(tǒng)和提供動(dòng)態(tài)的行為數(shù)據(jù)。 (2)研究用戶數(shù)據(jù)在對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)及存儲(chǔ)設(shè)備中的分布策略與組織形式、對(duì)象負(fù)載平衡機(jī)制、對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)的策略觸發(fā)機(jī)制。對(duì)象的分布策略直接影響存儲(chǔ)系統(tǒng)負(fù)載,提出一種混合放置(Hybrid-Layout)算法,實(shí)現(xiàn)靜態(tài)負(fù)載平衡策略,將小文件直接映射成一個(gè)對(duì)象并通過(guò)哈希映射到一個(gè)設(shè)備中去,而對(duì)大文件則分割成多個(gè)對(duì)象,分別放置在不同的設(shè)備里。對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)采用域?qū)Φ?Region Peer to Region Peer)的方法組織和管理。 (3)應(yīng)用心理學(xué)等理論成果(統(tǒng)計(jì)模型、跟蹤和預(yù)測(cè)等),提出一種基于反饋控制的預(yù)測(cè)性的存儲(chǔ)主動(dòng)服務(wù)模型,并討論了存儲(chǔ)主動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)。通過(guò)完善和擴(kuò)展對(duì)象的定義,基于對(duì)象屬性預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的變化,評(píng)估其對(duì)將來(lái)性能的影響,為“存儲(chǔ)主動(dòng)服務(wù)”提供決策依據(jù)。提出策略觸發(fā)機(jī)制,并結(jié)合域?qū)Φ?應(yīng)用心理學(xué)模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)負(fù)載平衡策略。仿真結(jié)果表明“存儲(chǔ)主動(dòng)服務(wù)”的方法是可行的。 (4)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ),其存儲(chǔ)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜導(dǎo)致管理困難,同時(shí)I/O路徑的不合理設(shè)計(jì),增加了額外開(kāi)銷(xiāo),降低了存儲(chǔ)效率。分析了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O路徑上的軟硬件開(kāi)銷(xiāo),并應(yīng)用于指導(dǎo)I/O流水線設(shè)計(jì)。I/O請(qǐng)求以并行度描述通過(guò)同一流水段的多個(gè)子工作量(或子任務(wù))。提出自適應(yīng)的多并行度I/O流水調(diào)度方法,能重疊對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)的I/O處理各功能段的操作,提高對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O性能。 (5)基于對(duì)象的存儲(chǔ),賦予備份歸檔新思路:將一組相關(guān)文件抽象為存儲(chǔ)對(duì)象,方便層次存儲(chǔ)管理自動(dòng)化,使備份、歸檔、檢索和恢復(fù)等操作變得簡(jiǎn)單而高效。一方面,提出基于對(duì)象摘要的備份和歸檔系統(tǒng);另一方面,設(shè)計(jì)以磁盤(pán)陣列與磁帶庫(kù)混合組成的、可提供海量存儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,系統(tǒng)對(duì)用戶透明,并能顯著提高數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)速度。提高了總擁有性價(jià)比。 (6)對(duì)象文件系統(tǒng)時(shí)序邏輯(OFSTL)是線性時(shí)序邏輯在描述文件系統(tǒng)應(yīng)用中的一個(gè)推廣。用OFSTL描述對(duì)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(duì)象文件系統(tǒng)的訪問(wèn)行為。并借助該邏輯框架研究對(duì)象文件系統(tǒng)訪問(wèn)語(yǔ)義和訪問(wèn)行為。應(yīng)用該邏輯框架去形式化描述對(duì)象文件系統(tǒng)性質(zhì),并結(jié)合模型檢測(cè)的方法驗(yàn)證對(duì)象文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。
【圖文】：

1 概述1.1 存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)存儲(chǔ)業(yè)界著名的國(guó)際會(huì)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(kāi)始，至今已舉辦了四屆。該會(huì)議分為 Technical Sessions、Work-in-Progress Reports、Birds-of-a-Feather Sessions等三部分。

.2 學(xué)術(shù)界相關(guān)研究圖 1.2 列出了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)并行數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室的近年來(lái)的相關(guān)項(xiàng)目，其SD[31]項(xiàng)目的目標(biāo)是“使用商業(yè)存儲(chǔ)設(shè)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(pán)驅(qū)動(dòng)器具有下載執(zhí)行代碼的功能，在存儲(chǔ)設(shè)備端分擔(dān)計(jì)算結(jié)點(diǎn)的計(jì)算任務(wù)；（3）Self-*[33-34]，又稱目的目的是設(shè)計(jì)新的存儲(chǔ)架構(gòu)來(lái)整合管理功能及降低管理人員的負(fù)擔(dān)會(huì)群體的組織思想和人工智能及控制系統(tǒng)的技術(shù)，達(dá)到簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理本，增強(qiáng)系統(tǒng)健壯性和簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)建；（4）Self-securing通過(guò)存儲(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)計(jì)的基于對(duì)象的智能存儲(chǔ)系統(tǒng)；（系統(tǒng)參考生物的免疫特性，，PASIS能復(fù)制數(shù)據(jù)和服務(wù)，并將其分布在多個(gè)SIS系統(tǒng)使用門(mén)限方案保證數(shù)據(jù)的可靠性和存活性。
【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】：2006
【分類號(hào)】：TP393.05;TP333

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李潔瓊;海量存儲(chǔ)資源海量存儲(chǔ)資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 黃靖鋒;基于SAN的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2010年

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

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

本文編號(hào)：2590874