【摘要】：隨著信息化數(shù)據(jù)的數(shù)量和重要性不斷增大,對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量、I/O性能以及可用性,可靠性,安全性等方面提出越來越高的挑戰(zhàn)�；镜慕鉀Q思路是通過構(gòu)建具有標(biāo)準(zhǔn)接口的層次性存儲(chǔ)系統(tǒng),使之能夠合理的集成更多軟硬件部件以滿足對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)諸多方面的要求。但是在傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中,不同層次之間的存取接口隱藏了應(yīng)用、主機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備各自的細(xì)節(jié),上層豐富的語義信息無法為存儲(chǔ)系統(tǒng)所獲取和利用,降低了存儲(chǔ)系統(tǒng)高效管理和組織數(shù)據(jù)的能力。另一方面,存儲(chǔ)設(shè)備本身所具有的計(jì)算能力并沒有被充分利用以改善系統(tǒng)性能。而存儲(chǔ)對(duì)象及其屬性管理是能夠解決上述問題。 并且基于對(duì)象存儲(chǔ)架構(gòu)具有智能的存儲(chǔ)設(shè)備能夠感知各種不同用戶各自的存取特征,以保障其存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量(QoSS,Quality of Storage Service)。存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量是存儲(chǔ)系統(tǒng)在提供數(shù)據(jù)傳輸過程中需要滿足用戶應(yīng)用需求的一系列服務(wù)請(qǐng)求,旨在為用戶應(yīng)用提供服務(wù)分區(qū)和性能保證。具體可量化為存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)可用性、I/O速度、可擴(kuò)展性和服務(wù)成本等。服務(wù)分區(qū)是根據(jù)不同應(yīng)用需求為其提供不同質(zhì)量保證的存儲(chǔ)訪問;性能保證則要解決諸如帶寬和延遲等性能指標(biāo)的保證問題。目前網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的許多技術(shù)和思想本質(zhì)上是I/O性能的優(yōu)化、可管理性問題。實(shí)施存儲(chǔ)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量機(jī)制能有效解決存儲(chǔ)系統(tǒng)規(guī)模與系統(tǒng)管理之間的矛盾。 首先以對(duì)象存儲(chǔ)技術(shù)和屬性管理為基礎(chǔ),借鑒網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的QoS控制和管理機(jī)制并考慮存儲(chǔ)系統(tǒng)自身的特點(diǎn),通過QoS分類學(xué)建立了基于服務(wù)質(zhì)量的存儲(chǔ)資源管理體系,改進(jìn)了基于屬性的存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量描述和相應(yīng)的對(duì)象服務(wù)質(zhì)量體系的實(shí)施框架,涵蓋了QoSS提供機(jī)制以及QoSS控制和管理機(jī)制,這些是屬性存儲(chǔ)實(shí)施和優(yōu)化的基礎(chǔ)。對(duì)一個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)的QoSS構(gòu)架及相關(guān)的QoSS優(yōu)化機(jī)制和策略進(jìn)行了分析,并研究了一種基于請(qǐng)求拆分的QoSS優(yōu)化方法。在此基礎(chǔ)上,總結(jié)了一些典型對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化方法,對(duì)TCP延遲性能模型在理論上進(jìn)行了探索。 接著針對(duì)大量小文件復(fù)制和遷移性能較差的現(xiàn)象,尤其在分布式環(huán)境下這種現(xiàn)象極為突出,提出了一種批量小文件服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化方法。在ext3文件系統(tǒng)基礎(chǔ)上對(duì)于批量小文件復(fù)制和遷移過程進(jìn)行了研究,并引入多種優(yōu)化策略。實(shí)驗(yàn)表明,串行讀并行寫過程在本地復(fù)制中具有最佳的表現(xiàn);而聚合復(fù)制方法在網(wǎng)絡(luò)復(fù)制中具有最好性能,同時(shí)也獲得了元數(shù)據(jù)操作相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為進(jìn)一步優(yōu)化文件系統(tǒng)性能打下良好基礎(chǔ)。 最后,在對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)原型(AMSS)的基礎(chǔ)上,以QoSS控制和管理機(jī)制為目標(biāo),提出了基于對(duì)象延遲和帶寬屬性的存儲(chǔ)優(yōu)化策略。在iSCSI協(xié)議和面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展SCSI命令集的基礎(chǔ)上,定義了符合OSD T10標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)象延遲和帶寬擴(kuò)展屬性頁,實(shí)現(xiàn)了基于屬性的對(duì)象訪問接口,作為屬性傳遞機(jī)制的基礎(chǔ)。測(cè)試結(jié)果表明,從聚合輸出帶寬來看,與沒有采用QoSS優(yōu)化策略的基本系統(tǒng)相比,采用QoSS優(yōu)化策略的性能提高了28-38%。與基于iSCSI的系統(tǒng)相比,AMSS能支持更多的客戶端。通過有效的QoSS管理和控制機(jī)制,能獲得比不采用QoSS管理和控制機(jī)制更好的帶寬和端對(duì)端延遲的QoS保證。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：2743146