發(fā)布時間：2020-06-16 03:27

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以計(jì)算為核心的信息系統(tǒng)正逐步向以數(shù)據(jù)為核心轉(zhuǎn)移,人們對信息中心的稱謂從“計(jì)算中心”、“網(wǎng)絡(luò)中心”到“數(shù)據(jù)中心”,形象地表明了處理、傳輸和存儲這三個要素在信息設(shè)施中的比重隨時間而變化的趨勢。然而,相比于計(jì)算和傳輸,存儲始終是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能瓶頸所在,而海量存儲資源管理則是影響存儲系統(tǒng)性能的一個重要因素。 圍繞網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下海量存儲資源管理這一主題,分三個方面進(jìn)行研究。首先,針對海量異構(gòu)存儲資源管理中存儲節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大,設(shè)備協(xié)議種類繁多,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成復(fù)雜多樣等一系列問題,提出一種使用虛擬化策略進(jìn)行高效存儲管理的方法,并在塊級設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了帶外虛擬化的方案和系統(tǒng)原型。然后,針對原型系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題,提出一種基于任務(wù)排隊(duì)合并的多用戶請求調(diào)度優(yōu)化算法。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該算法可使存儲系統(tǒng)的I/O請求響應(yīng)能力顯著提高。最后,將海量存儲資源管理的研究背景拓展到廣域網(wǎng)環(huán)境下,結(jié)合廣域網(wǎng)中數(shù)據(jù)的新特性,提出一種集存儲管理、元數(shù)據(jù)管理和文件服務(wù)于一體的廣域網(wǎng)存儲資源管理架構(gòu),并建立隨機(jī)Petri網(wǎng)(Stochastic Petri Nets,SPN)模型對其進(jìn)行了性能分析。 以過往研究工作為基礎(chǔ),經(jīng)過理論分析與實(shí)際研發(fā),取得成果如下。針對海量異構(gòu)存儲系統(tǒng)中多樣的存儲資源和復(fù)雜的存儲網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,提出一種使用虛擬化策略進(jìn)行高效存儲管理的方法。對海量異構(gòu)存儲資源進(jìn)行規(guī)范化描述,以支持海量異構(gòu)存儲資源的發(fā)現(xiàn)、資源信息的維護(hù)和資源狀態(tài)的監(jiān)測,形成在這些存儲資源上進(jìn)行虛擬化管理的基礎(chǔ)。在塊級設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)帶外虛擬化的方案,實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用和管理透明的統(tǒng)一存儲池模型;在文件級研制對應(yīng)用透明的存儲訪問代理、提出一種命名空間聚合和重定向技術(shù),進(jìn)而綜合上述方法實(shí)現(xiàn)對海量異構(gòu)存儲資源的統(tǒng)一管理與訪問。針對實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中存儲資源管理機(jī)制高度復(fù)雜化的挑戰(zhàn),提出一種使用虛擬化策略進(jìn)行高效管理的方法,使用開放式的虛擬化策略語言和相關(guān)軟件聯(lián)動實(shí)現(xiàn)所管理存儲資源的動態(tài)、按需分配。 I/O請求調(diào)度算法的優(yōu)劣是影響存儲系統(tǒng)性能的一個重要因素。針對多用戶I/O請求的特征,提出一種基于任務(wù)排隊(duì)合并的多用戶請求調(diào)度優(yōu)化算法。通過對多個網(wǎng)絡(luò)用戶的I/O請求任務(wù)進(jìn)行排隊(duì),使排隊(duì)后各I/O請求的數(shù)據(jù)在邏輯盤上按一定的順序分布,并對那些數(shù)據(jù)分布連續(xù)的用戶請求進(jìn)行任務(wù)合并,那么排隊(duì)合并后進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問,可以使磁盤的磁頭臂按照一定的規(guī)律移動,使尋道時間和旋轉(zhuǎn)延遲顯著減小,從而降低請求的平均響應(yīng)時間,提高存儲系統(tǒng)的整體I/O性能。另一方面,該算法將“任務(wù)排隊(duì)合并”和“插隊(duì)”機(jī)制相結(jié)合,兼顧了系統(tǒng)的高性能和單個請求的響應(yīng)時間,消除了“饑餓”現(xiàn)象。 以IPv6為代表的下一代互聯(lián)網(wǎng)極大地?cái)U(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)用戶,不僅對數(shù)據(jù)的需求多種多樣,而且在可用性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、安全性等方面提出了更高的要求,同時要求信息在產(chǎn)生、發(fā)布、共享和傳播的過程中能有效利用。針對下一代互聯(lián)網(wǎng)的這些特點(diǎn),對存儲系統(tǒng)的存儲管理、元數(shù)據(jù)管理、存儲空間的高效利用、數(shù)據(jù)的快速傳遞等問題進(jìn)行研究,構(gòu)建了一種面向下一代互聯(lián)網(wǎng)的廣域網(wǎng)存儲管理架構(gòu)。廣域網(wǎng)存儲管理架構(gòu)采用了多層次、可擴(kuò)展的分布式存儲模式,將多種異構(gòu)的存儲子系統(tǒng)作為基本的存儲節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)接口直接接入下一代互聯(lián)網(wǎng),建立存儲節(jié)點(diǎn)與用戶間的直接數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容與增速同步,保證服務(wù)器與存儲節(jié)點(diǎn)、存儲節(jié)點(diǎn)與存儲節(jié)點(diǎn)間高效的控制和數(shù)據(jù)管理。其存儲管理遵循SMI-S的管理規(guī)范,可以在廣域網(wǎng)存儲系統(tǒng)中提供標(biāo)準(zhǔn)化的通信方式。智能化的元數(shù)據(jù)管理方法,保證了存儲系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和存儲空間的高效利用。創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了廣域網(wǎng)存儲中間件,來處理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸問題,兼顧了廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俸桶踩?br> 【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP333
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 根據(jù) SNIA(Storage Networking IndustryAssociation從不同角度進(jìn)行分類[50]。按照虛擬化的對象分類，、磁帶虛擬化、文件系統(tǒng)虛擬化和文件/記錄虛擬類，可以分為基于主機(jī)/服務(wù)器的虛擬化、基于網(wǎng)統(tǒng)的虛擬化；按照虛擬化的實(shí)現(xiàn)方式分類，可以分2]。如圖 1.1 所示。（1）塊虛擬化。眾所周知，容量、性能和可靠性在容量方面，對物理存儲設(shè)備來說，容量對應(yīng)于設(shè)；但是從應(yīng)用的角度來看，應(yīng)用程序并不關(guān)心這些需求，并考慮潛在的數(shù)據(jù)增長就可以。在性能方面尋道時間和旋轉(zhuǎn)延遲（以磁盤為例）、緩存大小以

圖 1.3 SMI-S 結(jié)構(gòu)和工作原理理：在目前的存儲環(huán)境中，基于服務(wù)器的卷管理系統(tǒng)等都是比較常見的存儲系統(tǒng)，為此 SMI-S 包含了系統(tǒng)協(xié)同工作的設(shè)計(jì)。儲管理系統(tǒng)共存：SMI-S 可以與現(xiàn)有存儲系統(tǒng)的管代理的方式與各類存儲設(shè)備通過原設(shè)備的接口進(jìn)行通過嵌入方式和 CIM 對象管理器將某些設(shè)備和子SMI-S 代理能夠向存儲網(wǎng)絡(luò)自動報告存儲設(shè)備的接 模型中的自動發(fā)現(xiàn)機(jī)制相結(jié)合，可以自由的向 SAN

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳瑞;;存儲虛擬化研究與應(yīng)用[J];價值工程;2013年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 余寶柱;數(shù)字視音頻技術(shù)的研究及在智能社區(qū)中的應(yīng)用[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

2 李頂;基于重定向框架的快照設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2013年

本文編號：2715463