【摘要】：隨著大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，復(fù)雜性隨著信息資源的爆炸式增長(zhǎng)而與日俱增，信息資源的遠(yuǎn)程共享也日漸重要。當(dāng)前的趨勢(shì)是將分布于廣域范圍的存儲(chǔ)資源互聯(lián)起來(lái)，使用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)虛擬化來(lái)屏蔽具體存儲(chǔ)設(shè)備的物理細(xì)節(jié)，將系統(tǒng)中各種異構(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備映射為單一的存儲(chǔ)映像，增強(qiáng)互操作性以達(dá)到對(duì)用戶(hù)完全透明的目的，為管理員提供統(tǒng)一集中的存儲(chǔ)管理功能。 但是如何協(xié)調(diào)各種異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)中間件形成整體，在不穩(wěn)定的底層網(wǎng)絡(luò)上達(dá)到高可用性，在相對(duì)較窄的帶寬上提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)的速率，在資源共享的同時(shí)保持一定程度的自治并在給予時(shí)獲得期望回報(bào)，是非常值得研究的課題。本文圍繞這些問(wèn)題開(kāi)展了一些有意義的研究工作。 本文首先構(gòu)建了基于異構(gòu)底層非對(duì)稱(chēng)虛擬化的卷管理系統(tǒng)SVVMS，作為研究的基礎(chǔ)平臺(tái)。它將原來(lái)用于單機(jī)和局域網(wǎng)環(huán)境的卷管理器擴(kuò)展到廣域網(wǎng)絡(luò)上，將各種底層存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)如SAN、NAS、JBOD等納入框架，使用網(wǎng)絡(luò)非對(duì)稱(chēng)虛擬化形成一個(gè)具有單一I／O空間的虛擬存儲(chǔ)池供上層應(yīng)用使用。將存儲(chǔ)資源的元數(shù)據(jù)分開(kāi)單獨(dú)由存儲(chǔ)資源信息服務(wù)器SRIS處理，和嚴(yán)格的分層所有權(quán)控制，使SVVMS能夠具備比現(xiàn)有卷管理器更為廣泛的適應(yīng)性。 隨后，在對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)RAID進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種基于廣域網(wǎng)絡(luò)的熱度動(dòng)態(tài)遷移多副本分片策略MCSP。它對(duì)RAID 5進(jìn)行擴(kuò)展，將數(shù)據(jù)分片分散存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)，并針對(duì)不穩(wěn)定的廣域網(wǎng)絡(luò)使用多副本，以獲得期望的可用性。副本根據(jù)被訪問(wèn)的時(shí)空局部性和閾值在節(jié)點(diǎn)之間遷移，以達(dá)到在多副本改善效率和一致性維護(hù)增加開(kāi)銷(xiāo)之間的折中。實(shí)驗(yàn)表明，它能夠很好地將副本數(shù)量約束在既滿(mǎn)足期望的系統(tǒng)可用性又不為系統(tǒng)增加太多開(kāi)銷(xiāo)之間，使得數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速率達(dá)到盡可能最優(yōu)。 接著，本文研究了廣域網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)虛擬化形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，指出現(xiàn)有簡(jiǎn)單層次模型的不足，提出了層次式存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ虷SNT用以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒃O(shè)計(jì)Fabric。在發(fā)現(xiàn)中，結(jié)合存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn)提出IP路徑合并算法，并進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)整。Fabric的設(shè)計(jì)是NP問(wèn)題，本文采用Prufer編碼生成隨機(jī)拓?fù)�，使用基于遺傳的啟發(fā)式算法求解拓?fù)渥顑?yōu)解，并給出用于Fabric自動(dòng)設(shè)計(jì)的模擬器。 在前面MCSP和HSNT的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步提出層次式統(tǒng)一內(nèi)存Cache管理策略HUMC，將協(xié)作式Cache的思想擴(kuò)展到層次式廣域存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上，將遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的內(nèi)存統(tǒng)一成系統(tǒng)的全局Cache，作為本地磁盤(pán)的Cache以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)副本，實(shí)驗(yàn)表明可以取得良好加速效果。在使用層次式讀寫(xiě)令牌的派生機(jī)制保持Cache一致性的同時(shí)，達(dá)到了盡量將跨廣域網(wǎng)絡(luò)的流量變成本地存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)域中內(nèi)部流量的目的，使得大部分的數(shù)據(jù)訪問(wèn)無(wú)需在延遲大、帶寬窄的WAN上耗費(fèi)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)表明可以有效改善對(duì)速率不勻的底層存儲(chǔ)進(jìn)行廣域網(wǎng)絡(luò)虛擬化所帶來(lái)的響應(yīng)時(shí)間不確定問(wèn)題。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類(lèi)號(hào)】：TP333
【圖文】：

機(jī)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和存儲(chǔ)設(shè)備，具體而言有對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)兩種方式。，.2.3.1基于網(wǎng)絡(luò)的對(duì)稱(chēng)存儲(chǔ)虛擬化對(duì)稱(chēng)虛擬化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器位于主機(jī)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之間，由它來(lái)管理和配置所有的存儲(chǔ)設(shè)備，組成一個(gè)大型的存儲(chǔ)池。在這種方式中所有的主機(jī)都是等價(jià)的，即對(duì)稱(chēng)的。另外，虛擬化功能都在數(shù)據(jù)通道中實(shí)現(xiàn)，也稱(chēng)為帶內(nèi)(in一bnad)虛擬化。以ootHillAxis和nataeoresANsymphony為代表。存儲(chǔ)服務(wù)器可以使用多個(gè)數(shù)據(jù)通道與存儲(chǔ)設(shè)備連接，多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備并發(fā)工作，發(fā)揮這些設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)。主機(jī)不需要直接訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備，從而屏蔽了不同種類(lèi)存儲(chǔ)設(shè)備之間的差異性，而呈現(xiàn)給主機(jī)一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)界面，即存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)主機(jī)是透明的。所有的物理存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接到存儲(chǔ)服務(wù)器上，從而便于管理。另外，在主機(jī)上也不必增加額外的驅(qū)動(dòng)程序。第7頁(yè)

荷隨之加重，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性有限。1.2.3.2基于網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱(chēng)存儲(chǔ)虛擬化非對(duì)稱(chēng)虛擬存儲(chǔ)如圖1.4所示。在主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間正常的數(shù)據(jù)訪問(wèn)傳輸通道之外，再配置一個(gè)控制通道來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化處理。由存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)(mctadata)，其他主機(jī)不能直接控制元數(shù)據(jù)。每臺(tái)主機(jī)上需要安裝對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，在需要存儲(chǔ)磁盤(pán)陣列中的文件時(shí)，主機(jī)先通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)從存儲(chǔ)服務(wù)器獲得元數(shù)據(jù)，再根據(jù)元數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算獲得文件在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的地址，最后從數(shù)據(jù)通道得到數(shù)據(jù)。從過(guò)程上看，虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器類(lèi)似于文件系統(tǒng)重定向器(rdeireetor)。圖1.4基于網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱(chēng)存儲(chǔ)虛擬化在存儲(chǔ)服務(wù)器中，還可以加入存儲(chǔ)域控制器(StoasreDomainContorller)功能。服務(wù)器保存一張主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的訪問(wèn)控制表(ACL)，操作系統(tǒng)上層、文件系統(tǒng)以及應(yīng)用程序只能訪問(wèn)由域控制器分配的存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于不在此列表中的存儲(chǔ)設(shè)備

廣域存儲(chǔ)虛擬化工作。1.3.，基于廣域存儲(chǔ)虛擬化的卷管理系統(tǒng)傳統(tǒng)的SAN雖然可以提供高性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，但是用戶(hù)能夠以虛擬化方式利用的存儲(chǔ)資源只是在局域網(wǎng)范圍內(nèi)，在廣域網(wǎng)上還有大量存儲(chǔ)資源可供使用。和虛擬存儲(chǔ)池相比，廣域網(wǎng)上的信息存儲(chǔ)資源顯得非常繁雜，用戶(hù)使用很不方便，而且因?yàn)槿鄙俳y(tǒng)一的管理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)共享，存儲(chǔ)資源存在很大的冗余，利用率不高。廣域存儲(chǔ)資源虛擬化一般通過(guò)存儲(chǔ)服務(wù)代理(storagesevrieeAgent，ssA)實(shí)現(xiàn)[，4]。對(duì)存儲(chǔ)用戶(hù)而言，SSA提供了簡(jiǎn)明友好的界面，將廣域范圍的存儲(chǔ)資源構(gòu)成一個(gè)虛擬存儲(chǔ)池供用戶(hù)方便使用，使用戶(hù)避免了同各種繁雜的存儲(chǔ)設(shè)備和軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行直接接觸，存儲(chǔ)操作和管理對(duì)用戶(hù)完全透明。在基于網(wǎng)絡(luò)的非對(duì)稱(chēng)虛擬化中，SSA為各種存儲(chǔ)資源提供了統(tǒng)一的管理，能實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)共享，降低冗余數(shù)據(jù)量，提高資源利用率，而且這種統(tǒng)一管理能夠方便地提供容災(zāi)抗毀和系統(tǒng)擴(kuò)展能力。SSA可以位于使用廣域存儲(chǔ)資源的用戶(hù)端，也可以位于提供存儲(chǔ)資源的服務(wù)器端，還可以使用獨(dú)立的SSA服務(wù)器(如圖1.5所示)。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 唐征;;高教園區(qū)圖書(shū)館共享存儲(chǔ)的三種方案[J];圖書(shū)館研究與工作;2007年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 周睿;面向安全關(guān)鍵的虛擬化與分區(qū)操作系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];蘭州大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 馬金輝;虛擬存儲(chǔ)技術(shù)在稅務(wù)行業(yè)省級(jí)數(shù)據(jù)容災(zāi)備份中的應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

2 柳香;云計(jì)算環(huán)境下的計(jì)算模型性能優(yōu)化研究[D];河北師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2753690