發(fā)布時(shí)間：2020-06-28 10:53

【摘要】：目前,以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)獲得了空前的發(fā)展,當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代,其突出表現(xiàn)就是信息總量和信息交換量的爆炸式增長,許多新的應(yīng)用領(lǐng)域(如視頻點(diǎn)播、科學(xué)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)中心等)不斷出現(xiàn),使人們對數(shù)據(jù)的需求以每年翻幾番的速度增長,這就對信息存儲技術(shù)提出了越來越高的要求。 在所有的信息存儲方式中,磁記錄存儲因其記錄性能優(yōu)異、應(yīng)用靈活、價(jià)格便宜,而且在技術(shù)上具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?所以被當(dāng)作現(xiàn)代信息存儲的一項(xiàng)主要技術(shù),采用磁記錄存儲方式對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲是目前最常用的海量存儲方式。 本文選擇了“提高海量磁記錄系統(tǒng)性能的方法研究”這一既具有科學(xué)價(jià)值又具有實(shí)際意義的課題,以期為提高海量磁記錄系統(tǒng)的性能提供理論依據(jù)和優(yōu)化方法。目前,采用磁盤陣列來構(gòu)成海量磁記錄系統(tǒng)已成為必然趨勢,磁盤陣列相關(guān)技術(shù)也成為研究的熱點(diǎn)和數(shù)據(jù)存儲的主流技術(shù),磁盤陣列已成為一種重要的存儲系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。 本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面: 1.海量磁記錄系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)研究。磁盤陣列技術(shù)利用多個(gè)硬盤的不同組合,形成一個(gè)容量大、響應(yīng)速度快、可靠性高的存儲系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)多磁盤驅(qū)動器并行操作,大大提高了存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率,通過冗余備份技術(shù)提高了可靠性。因此,本文在構(gòu)建海量磁記錄系統(tǒng)時(shí)采用磁盤陣列技術(shù),并針對磁盤陣列的基本原理、磁盤陣列RAID級別分類及其特點(diǎn)、存儲服務(wù)器的常用數(shù)據(jù)通道進(jìn)行了研究,最后研究了軟件RAID和硬件RAID的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。 2.海量磁記錄系統(tǒng)建模技術(shù)研究。主要研究如何通過配置磁盤陣列來達(dá)到減少尋道距離、減少磁盤訪問延遲、提高吞吐量的目的。本文討論了磁盤陣列建模的基本原理和使用磁盤陣列改善系統(tǒng)延遲的各種技術(shù),提出了一種設(shè)計(jì)磁盤陣列的新方法,該方法能靈活系統(tǒng)地減少磁盤訪問延遲,提高磁盤吞吐量,稱這種新型磁盤陣列為“SR陣列”,因?yàn)樗芷胶獾販p少尋道(Seek)時(shí)間和旋轉(zhuǎn)(Rotational)延遲,并在此基礎(chǔ)上討論了SR磁盤陣列配置的詳細(xì)情況,推導(dǎo)了SR陣列的延遲模型和吞吐量模型。 3.磁頭跟蹤軟件設(shè)計(jì)。磁頭跟蹤軟件不需要任何專門的硬件支持就可以實(shí)現(xiàn)磁頭的高精度定位,降低系統(tǒng)開銷,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了能夠處理大數(shù)據(jù)量負(fù)載情況下的各種調(diào)度算法,如最短訪問時(shí)間優(yōu)先SATF算法等。本文提出了磁頭跟蹤軟件分層體系結(jié)構(gòu)及其軟件設(shè)計(jì)方法,使用各種調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)了一個(gè)軟件實(shí)驗(yàn)平臺,它支持SR陣列的各種配置,并在實(shí)驗(yàn)平臺中集成了仿真器,仿真結(jié)果表明仿真器能真實(shí)地反映實(shí)際系統(tǒng)的讀寫操作請求執(zhí)行情況。 4.海量磁記錄系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)仿真研究。應(yīng)用測試磁盤性能的工具軟件IOMeter對系統(tǒng)中集成的仿真器進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真器內(nèi)部的事件隊(duì)列是按事件發(fā)生的先后順序排列,可以記錄事件處理的時(shí)間,并能根據(jù)處理情況調(diào)整時(shí)鐘。仿真器能對實(shí)際系統(tǒng)的尋道和旋轉(zhuǎn)延遲進(jìn)行模擬。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在所有可能的SR陣列配置中,仿真器與原型系統(tǒng)之間的吞吐量誤差小于3%。本文試圖通過仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證SR陣列的延遲模型和吞吐量模型的準(zhǔn)確性,在對仿真器施加不同工作負(fù)載的情況下比較仿真結(jié)果,結(jié)果表明數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果確實(shí)很接近實(shí)際的測量結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TP333
【圖文】：

已經(jīng)逐漸成為市場的熱點(diǎn)。稱 SAS(Server-Attached Storage，服務(wù)器附加存儲)，是數(shù)據(jù)存儲掛接在文件服務(wù)器上，存儲設(shè)備數(shù)據(jù)的存儲與交換是以文件服管理。DAS 依賴于服務(wù)器，沒有獨(dú)立的存儲操作系統(tǒng)，其本身是共享功能，DAS 存儲結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.1 所示。

圖1.2 NAS存儲結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.2 An illustration of NAS storage architecture TCP/IP 協(xié)議，按照 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通信，以文 NAS 的 IP 地址，使得 NAS 服務(wù)器連接到網(wǎng)上，并經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺之間的數(shù)據(jù)級共享，比如S 的數(shù)據(jù)時(shí)，NAS 將提供比 DAS 更快的訪問速度。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2732923