【摘要】： SAN具有高性能、易擴展、高可靠等優(yōu)點,已成為主流網(wǎng)絡存儲技術之一,廣泛應用于各類數(shù)據(jù)中心,以滿足企業(yè)日益增長的信息對大容量、高性能存儲系統(tǒng)的需求。然而,數(shù)據(jù)丟失的風險隨著存儲容量的增加而增加,為了降低數(shù)據(jù)丟失風險、提高數(shù)據(jù)和應用系統(tǒng)的可用性,人門正在研究基于高速廣域網(wǎng)的SAN互連,以構建基于存儲廣域網(wǎng)的遠程數(shù)據(jù)鏡像、備份和文件共享。 目前,常用的三種存儲擴展技術是基于IP、基于同步光纖網(wǎng)和基于波分復用的存儲擴展,從協(xié)議層次上看,前者采用IP協(xié)議承載FC協(xié)議、后者直接將FC協(xié)議通過光載波傳輸、而新一代的同步光纖網(wǎng)使用透明通用成幀規(guī)程GFP T (Transparent General Framing Procedure)將FC協(xié)議映射到SONET中傳輸。與一般網(wǎng)絡應用相比,存儲擴展的特殊性主要有兩點,其一是數(shù)據(jù)傳輸量大,需要網(wǎng)絡具有高吞吐率;其二是可靠性要求高。流量控制是實現(xiàn)存儲擴展應用中平滑數(shù)據(jù)流量、提高網(wǎng)絡吞吐力和數(shù)據(jù)傳輸可靠性的重要技術手段。 研究表明,存儲擴展應用中的IP網(wǎng)絡具有高帶寬時延積特性,該環(huán)境下,傳統(tǒng)TCP協(xié)議受其窗口字段數(shù)據(jù)位長度的限制不能充分利用網(wǎng)絡帶寬,必須采用高速TCP協(xié)議。運用理論分析和仿真相結合的方法,研究了高速TCP協(xié)議對高帶寬時延積網(wǎng)絡的適應性,包括路由器緩存的需求、協(xié)議的公平性以及光突發(fā)交換網(wǎng)絡對TCP協(xié)議的影響等內容。研究結果表明:(1)路由器的緩存容量只要不低于網(wǎng)絡帶寬時延積的10%,擴展鏈路帶寬的利用率就能達到90%以上;(2)常見的四種高速TCP協(xié)議中,公平性由高到低的次序是FAST TCP、HSTCP、BIC TCP、STCP。采用自動隊列管理能有效降低同步丟包的概率,提高TCP協(xié)議的公平性;(3)雖然光突發(fā)交換網(wǎng)的偏置時間和封裝時間會對存儲擴展性能產(chǎn)生一定的影響,但光網(wǎng)絡的高穩(wěn)定性和低丟包率有利于性能的提高,因此,采用光網(wǎng)絡對IP存儲擴展性能影響不大。上述研究結果表明,基于高速TCP協(xié)議的IP存儲擴展可以在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡構架下實施,研究結果也為選擇具體的TCP協(xié)議,實施基于IP的存儲擴展提供了依據(jù)。 不同于IP網(wǎng)絡,基于波分復用和基于SONET的存儲擴展采用的是基于信用(Credit)的流量控制協(xié)議。研究表明,傳統(tǒng)FC流量控制協(xié)議采用固定分配Credit的方法,導致存儲擴展性能低、連路利用率不高。針對上述不足,提出了一種C23+模式的改進算法,新算法根據(jù)擴展鏈路的距離和帶寬分配Credit,并將FC協(xié)議中的相對Credit更新策略修改成絕對更新策略,對的更新周期也進行了調整,理論分析表明,修改后的流量控制協(xié)議不僅能消除Credit更新信息丟失的累積效應,而且還能有效控制緩沖區(qū)上溢、緩沖區(qū)下溢、Credit下溢。Credit 在采用GFP T的SONET存儲擴展應用中,GFP T網(wǎng)關和附接的FC設備之間采用的是基于Credit的流量控制協(xié)議,而兩個GFP T網(wǎng)關之間使用的是簡單流量控制協(xié)議ASFC(Alternate Simple Flow Control),分析發(fā)現(xiàn),ASFC流量控制協(xié)議存在下列不足:(1)不能控制目標GFP T網(wǎng)關緩沖區(qū)的溢出;(2)流量控制原語的觸發(fā)條件沒有與目標GFP T網(wǎng)關設備的擁塞相關聯(lián)。針對上述不足,提出了一種優(yōu)化方法,使GFP T網(wǎng)關緩存容量的分配與鏈路距離及帶寬相關聯(lián),同時還使ASFC流控原語的觸發(fā)條件與FC設備的數(shù)據(jù)擁塞和目標GFP T網(wǎng)關數(shù)據(jù)擁塞關聯(lián)。 在上述研究的基礎上,構建了基于粗波分復用的存儲擴展原型系統(tǒng),并對遠程訪問性能進行了測試。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TP333
【圖文】：

華 中 科 技 大 學 博 士 學 位 論 文交換構架N 交換構架拓撲結構如圖 1.8 所示，存儲節(jié)和服務節(jié)點通過 N 端口、通過 F 端口與交換構架(Fabric)的 F 端口相連，形成以 Fabric 為中心的結構。bric 負責路由選擇、流量控制、差錯處理以及節(jié)點端口管理等功能，并絡帶寬。當一對端口建立好連接之后，F(xiàn)abric 就向他們提供近似點到點同時支持交換機的級聯(lián)，以構成更大交換構架。

于 IP、SONET 和 WDM 三種連接技術的存儲擴展協(xié)議模型和存儲工作原理。2.1 存儲擴展的通用協(xié)議模型分析存儲擴展本質上是 FC 協(xié)議和通用網(wǎng)絡協(xié)議之間的相互作用。一般而言，協(xié)議之間的相互作用有三種基本形式，分別是“使用”、隧道封裝和映射。其中，“使用”是指一種協(xié)議直接使用另一種協(xié)議提供的功能為本協(xié)議的實現(xiàn)服務，如 TCP 與 IP 之間就是使用關系；遂道封裝則是將一種協(xié)議直接作為另一種協(xié)議的負載進行封裝，此時，進行協(xié)議轉換的設備不需要理解內層被封裝協(xié)議的語法、語義和同步等信息；映射是一種比隧道封裝方式復雜的協(xié)議關系，它不是簡單的協(xié)議封裝，而是將內層協(xié)議的部分或者全部邏輯功能映射到外層協(xié)議對應的功能層次上，此時，內層協(xié)議對外層協(xié)議不再透明。映射方式可以實現(xiàn)內外層協(xié)議的融合，充分利用兩種協(xié)議的優(yōu)點為傳輸提供服務。目前通過公用網(wǎng)絡框架實現(xiàn) FC 協(xié)議傳輸?shù)膮f(xié)議層次關系如圖 2.1所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 焦碩;吳海珊;徐坤;林金桐;;TCP在OBS網(wǎng)絡環(huán)境中性能的建模分析[J];北京郵電大學學報;2005年06期

2 陳凱,白英彩;網(wǎng)絡存儲技術及發(fā)展趨勢[J];電子學報;2002年S1期

3 孫嶸;通用成幀規(guī)程GFP協(xié)議結構特點及其關鍵技術[J];光通信技術;2003年03期

4 馮立宏,趙林亮,王光興;ATM網(wǎng)絡流量控制中的一種信元丟棄機制[J];計算機研究與發(fā)展;2000年11期

5 楊朝紅,宮云戰(zhàn),桑偉前,劉海燕,李慶艷;基于主從異步復制技術的容災實時系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J];計算機研究與發(fā)展;2003年07期

6 魏軼偉,熊劍平,賈惠波,何寧;基于IP的存儲網(wǎng)絡技術[J];計算機工程與應用;2002年13期

7 傅湘林;韓德志;謝長生;;基于IP的SAN互聯(lián)技術的研究[J];計算機科學;2003年06期

8 劉建平;劉增基;文愛軍;;OBS網(wǎng)絡中匯聚機制對邊緣結點時延特性的影響[J];計算機科學;2006年02期

9 張敬轅,謝劍英,王明中;Internet帶寬分配的公平性研究[J];計算機工程;2002年03期

10 周敬利;馬吉峰;秦磊華;;應用于遠程異地存儲FC-SAN的CWDM實現(xiàn)方法[J];計算機工程與科學;2006年01期

本文編號：2721927