【摘要】：隨著信息技術飛速發(fā)展，，專業(yè)存儲領域提出了高容量、高可靠性、高性能、網(wǎng)絡化的新要求。本文以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎，針對以上情況實現(xiàn)并優(yōu)化了網(wǎng)絡磁盤陣列存儲系統(tǒng)。從磁盤控制器驅(qū)動程序、RAID、文件系統(tǒng)、緩存管理及網(wǎng)絡子系統(tǒng)幾個層面闡述了側重解決的問題及實現(xiàn)方法，內(nèi)容如下： 第一，通過層次化的思想和指令轉(zhuǎn)換的方式，將Linux2.6.10內(nèi)核的SATA控制器驅(qū)動移植到MARVELL 88SX6081磁盤控制器上，并增加對硬盤狀態(tài)控制以及指令隊列等功能的支持。 第二，在RAID實現(xiàn)中，通過整合邏輯卷管理器改進了原磁盤陣列管理不夠靈活的缺點；同時根據(jù)本平臺特性對現(xiàn)有日志文件系統(tǒng)測試比較，解決了專業(yè)存儲領域中嵌入式Linux文件系統(tǒng)選擇問題；最后從以下兩個方面對RAID 5進行優(yōu)化：首先通過處理器的應用加速單元優(yōu)化異或運算性能，其次從緩存管理角度對數(shù)據(jù)的讀、寫及校驗提出一套可行方案。 第三，研究多級后備緩存管理策略，利用區(qū)域LRU策略和ping-pang緩存的方式，解決了其在本文環(huán)境中緩存效率低的問題；通過將緩存分區(qū)分布到每個磁盤，消除了僅使用一個磁盤分區(qū)作為緩存時寫操作性能瓶頸；使系統(tǒng)中緩存分區(qū)以鏡像方式工作，解決了緩存分區(qū)所在磁盤損壞后，臟數(shù)據(jù)無法恢復的不足。 最后，由于Linux磁盤緩存和TCP／IP協(xié)議棧發(fā)送緩存可采用頁面映射方式，避免數(shù)據(jù)在內(nèi)核空間和用戶空間中不必要的復制。在此基礎上本文采用數(shù)掘預取的緩存策略，將網(wǎng)絡子系統(tǒng)和磁盤子系統(tǒng)進行整合，在一定程度上減少了處理器占用率，提高了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸性能。
【圖文】：

硬盤在容量、存取速度及可靠性方面都得到了很大提高，但這仍然它硬件的發(fā)展要求，使其成為計算機系統(tǒng)中的一個瓶頸。為了解決系統(tǒng)要求，1987年美國加州大學伯克利分校的D.A.Patterson教授等人提出了(RedundantArrayoflnexpensiveDisks，簡稱RAID)的方案。RAro將磁盤陣列，應用層寫入的數(shù)據(jù)通過RAD控制器分成多個數(shù)據(jù)塊，然后;在讀取數(shù)據(jù)時，RAID控制器并行讀取分散在磁盤陣列中各個硬盤上新組合后提交應用層。由于采用并行讀寫操作，從而提高了存儲系統(tǒng)的存AID還可以采用鏡像、奇偶校驗等措施，來提高系統(tǒng)的容錯能力，保證網(wǎng)絡存儲技術的快速發(fā)展，存儲方式逐漸從“集中式”趨向“分布化”的直接連接存儲(DAS，DireetAttaehedStor銘e)方式由于其擴展性差，束等原因，己經(jīng)不能滿足實際需求。與此同時，隨網(wǎng)絡技術應運而生網(wǎng)sNetworkAttachedStorage)的和區(qū)域網(wǎng)絡存儲(SANStorageAeraNetwo涌現(xiàn)出來，并將以非�？斓乃俣却姹姸嗟囊苑⻊掌鳛橹行牡拇鎯Ψ绞健�

AS是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在本地工作組接的遠程，具有非常好的可擴展性。NAS可以很經(jīng)濟地解決存儲容量不由于高度依賴于網(wǎng)絡，如果網(wǎng)絡中上傳輸?shù)倪^量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生網(wǎng)絡響NAS的性能，所以，其性能局限性之一是網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的能力。對于言，它必須使用專用的寬帶網(wǎng)段;如果網(wǎng)絡帶寬需求超過千兆以太網(wǎng)，就儲解決方案。圖2所示，區(qū)域網(wǎng)絡存儲(SAN)通常指多臺互連主機通過光纖通道連接網(wǎng)絡。SAN的一個概念是允許存儲設備和服務器之間建立直接的光纖連實現(xiàn)只受光纖線路長度限制的集中式存儲。SAN可在服務器間共享，也可所專有，既可以是本地的存儲設備也可以擴展到地理區(qū)域上的其他地方。是存儲接口，所以是與傳統(tǒng)網(wǎng)絡不同的一種網(wǎng)絡，常常被稱為服務器后N解放了存儲設備，使其不依賴于特定的服務器總線，而將其直接接入存儲被外部化，其功能分散在整個組織內(nèi)部。SAN還支持存儲設備的集，使其管理更加容易。但是不足之處在于，這種集成了服務器、存儲系統(tǒng)用模式提供的高性能前提是巨大的前期投資，和后期維護成木的增加。
【學位授予單位】：解放軍信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TP333

【引證文獻】

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1 張溪竹;;淺談磁盤陣列技術[J];天津科技;2008年02期

本文編號：2654420