【摘要】：隨著信息技術(shù)飛速發(fā)展，，專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域提出了高容量、高可靠性、高性能、網(wǎng)絡(luò)化的新要求。本文以嵌入式Linux操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，針對(duì)以上情況實(shí)現(xiàn)并優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)。從磁盤(pán)控制器驅(qū)動(dòng)程序、RAID、文件系統(tǒng)、緩存管理及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)幾個(gè)層面闡述了側(cè)重解決的問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)方法，內(nèi)容如下： 第一，通過(guò)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(dòng)移植到MARVELL 88SX6081磁盤(pán)控制器上，并增加對(duì)硬盤(pán)狀態(tài)控制以及指令隊(duì)列等功能的支持。 第二，在RAID實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)整合邏輯卷管理器改進(jìn)了原磁盤(pán)陣列管理不夠靈活的缺點(diǎn)；同時(shí)根據(jù)本平臺(tái)特性對(duì)現(xiàn)有日志文件系統(tǒng)測(cè)試比較，解決了專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)領(lǐng)域中嵌入式Linux文件系統(tǒng)選擇問(wèn)題；最后從以下兩個(gè)方面對(duì)RAID 5進(jìn)行優(yōu)化：首先通過(guò)處理器的應(yīng)用加速單元優(yōu)化異或運(yùn)算性能，其次從緩存管理角度對(duì)數(shù)據(jù)的讀、寫(xiě)及校驗(yàn)提出一套可行方案。 第三，研究多級(jí)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(wèn)題；通過(guò)將緩存分區(qū)分布到每個(gè)磁盤(pán)，消除了僅使用一個(gè)磁盤(pán)分區(qū)作為緩存時(shí)寫(xiě)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(pán)損壞后，臟數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)的不足。 最后，由于Linux磁盤(pán)緩存和TCP／IP協(xié)議棧發(fā)送緩存可采用頁(yè)面映射方式，避免數(shù)據(jù)在內(nèi)核空間和用戶(hù)空間中不必要的復(fù)制。在此基礎(chǔ)上本文采用數(shù)掘預(yù)取的緩存策略，將網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和磁盤(pán)子系統(tǒng)進(jìn)行整合，在一定程度上減少了處理器占用率，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸性能。
【圖文】：

硬盤(pán)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)瓶頸。為了解決系統(tǒng)要求，1987年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的D.A.Patterson教授等人提出了(RedundantArrayoflnexpensiveDisks，簡(jiǎn)稱(chēng)RAID)的方案。RAro將磁盤(pán)陣列，應(yīng)用層寫(xiě)入的數(shù)據(jù)通過(guò)RAD控制器分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊，然后;在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，RAID控制器并行讀取分散在磁盤(pán)陣列中各個(gè)硬盤(pán)上新組合后提交應(yīng)用層。由于采用并行讀寫(xiě)操作，從而提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的存AID還可以采用鏡像、奇偶校驗(yàn)等措施，來(lái)提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，保證網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，存儲(chǔ)方式逐漸從“集中式”趨向“分布化”的直接連接存儲(chǔ)(DAS，DireetAttaehedStor銘e)方式由于其擴(kuò)展性差，束等原因，己經(jīng)不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。與此同時(shí)，隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生網(wǎng)sNetworkAttachedStorage)的和區(qū)域網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(SANStorageAeraNetwo涌現(xiàn)出來(lái)，并將以非�？斓乃俣却姹姸嗟囊苑⻊�(wù)器為中心的存儲(chǔ)方式【

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(yuǎn)程，具有非常好的可擴(kuò)展性。NAS可以很經(jīng)濟(jì)地解決存儲(chǔ)容量不由于高度依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)，如果網(wǎng)絡(luò)中上傳輸?shù)倪^(guò)量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)響NAS的性能，所以，其性能局限性之一是網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力。對(duì)于言，它必須使用專(zhuān)用的寬帶網(wǎng)段;如果網(wǎng)絡(luò)帶寬需求超過(guò)千兆以太網(wǎng)，就儲(chǔ)解決方案。圖2所示，區(qū)域網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(SAN)通常指多臺(tái)互連主機(jī)通過(guò)光纖通道連接網(wǎng)絡(luò)。SAN的一個(gè)概念是允許存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器之間建立直接的光纖連實(shí)現(xiàn)只受光纖線路長(zhǎng)度限制的集中式存儲(chǔ)。SAN可在服務(wù)器間共享，也可所專(zhuān)有，既可以是本地的存儲(chǔ)設(shè)備也可以擴(kuò)展到地理區(qū)域上的其他地方。是存儲(chǔ)接口，所以是與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的一種網(wǎng)絡(luò)，常常被稱(chēng)為服務(wù)器后N解放了存儲(chǔ)設(shè)備，使其不依賴(lài)于特定的服務(wù)器總線，而將其直接接入存儲(chǔ)被外部化，其功能分散在整個(gè)組織內(nèi)部。SAN還支持存儲(chǔ)設(shè)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(wù)器、存儲(chǔ)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(hù)成木的增加。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

【引證文獻(xiàn)】

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1 張溪竹;;淺談磁盤(pán)陣列技術(shù)[J];天津科技;2008年02期

本文編號(hào)：2654420