【摘要】：隨著大規(guī)模存儲系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，復(fù)雜性隨著信息資源的爆炸式增長而與日俱增，信息資源的遠程共享也日漸重要。當(dāng)前的趨勢是將分布于廣域范圍的存儲資源互聯(lián)起來，使用網(wǎng)絡(luò)存儲虛擬化來屏蔽具體存儲設(shè)備的物理細節(jié)，將系統(tǒng)中各種異構(gòu)的存儲設(shè)備映射為單一的存儲映像，增強互操作性以達到對用戶完全透明的目的，為管理員提供統(tǒng)一集中的存儲管理功能。 但是如何協(xié)調(diào)各種異構(gòu)存儲設(shè)備和存儲中間件形成整體，在不穩(wěn)定的底層網(wǎng)絡(luò)上達到高可用性，在相對較窄的帶寬上提高數(shù)據(jù)訪問的速率，在資源共享的同時保持一定程度的自治并在給予時獲得期望回報，是非常值得研究的課題。本文圍繞這些問題開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)底層非對稱虛擬化的卷管理系統(tǒng)SVVMS，作為研究的基礎(chǔ)平臺。它將原來用于單機和局域網(wǎng)環(huán)境的卷管理器擴展到廣域網(wǎng)絡(luò)上，將各種底層存儲網(wǎng)絡(luò)如SAN、NAS、JBOD等納入框架，使用網(wǎng)絡(luò)非對稱虛擬化形成一個具有單一I／O空間的虛擬存儲池供上層應(yīng)用使用。將存儲資源的元數(shù)據(jù)分開單獨由存儲資源信息服務(wù)器SRIS處理，和嚴格的分層所有權(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，在對分布式網(wǎng)絡(luò)RAID進行分析研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一種基于廣域網(wǎng)絡(luò)的熱度動態(tài)遷移多副本分片策略MCSP。它對RAID 5進行擴展，將數(shù)據(jù)分片分散存儲在網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點，并針對不穩(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)被訪問的時空局部性和閾值在節(jié)點之間遷移，以達到在多副本改善效率和一致性維護增加開銷之間的折中。實驗表明，它能夠很好地將副本數(shù)量約束在既滿足期望的系統(tǒng)可用性又不為系統(tǒng)增加太多開銷之間，使得數(shù)據(jù)的訪問速率達到盡可能最優(yōu)。 接著，本文研究了廣域網(wǎng)絡(luò)存儲虛擬化形成的拓撲結(jié)構(gòu)，指出現(xiàn)有簡單層次模型的不足，提出了層次式存儲網(wǎng)絡(luò)拓撲模型HSNT用以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓撲并設(shè)計Fabric。在發(fā)現(xiàn)中，結(jié)合存儲網(wǎng)絡(luò)的實際特點提出IP路徑合并算法，并進行拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)整。Fabric的設(shè)計是NP問題，本文采用Prufer編碼生成隨機拓撲，使用基于遺傳的啟發(fā)式算法求解拓撲最優(yōu)解，并給出用于Fabric自動設(shè)計的模擬器。 在前面MCSP和HSNT的基礎(chǔ)上，本文進一步提出層次式統(tǒng)一內(nèi)存Cache管理策略HUMC，將協(xié)作式Cache的思想擴展到層次式廣域存儲網(wǎng)絡(luò)上，將遠程計算機的內(nèi)存統(tǒng)一成系統(tǒng)的全局Cache，作為本地磁盤的Cache以存儲數(shù)據(jù)副本，實驗表明可以取得良好加速效果。在使用層次式讀寫令牌的派生機制保持Cache一致性的同時，達到了盡量將跨廣域網(wǎng)絡(luò)的流量變成本地存儲網(wǎng)絡(luò)域中內(nèi)部流量的目的，使得大部分的數(shù)據(jù)訪問無需在延遲大、帶寬窄的WAN上耗費時間，實驗表明可以有效改善對速率不勻的底層存儲進行廣域網(wǎng)絡(luò)虛擬化所帶來的響應(yīng)時間不確定問題。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TP333
【圖文】：

機、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和存儲設(shè)備，具體而言有對稱和非對稱兩種方式。，.2.3.1基于網(wǎng)絡(luò)的對稱存儲虛擬化對稱虛擬化存儲結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。虛擬存儲服務(wù)器位于主機和存儲網(wǎng)絡(luò)之間，由它來管理和配置所有的存儲設(shè)備，組成一個大型的存儲池。在這種方式中所有的主機都是等價的，即對稱的。另外，虛擬化功能都在數(shù)據(jù)通道中實現(xiàn)，也稱為帶內(nèi)(in一bnad)虛擬化。以ootHillAxis和nataeoresANsymphony為代表。存儲服務(wù)器可以使用多個數(shù)據(jù)通道與存儲設(shè)備連接，多個存儲設(shè)備并發(fā)工作，發(fā)揮這些設(shè)備的性能優(yōu)勢。主機不需要直接訪問存儲設(shè)備，從而屏蔽了不同種類存儲設(shè)備之間的差異性，而呈現(xiàn)給主機一個統(tǒng)一的存儲界面，即存儲設(shè)備對主機是透明的。所有的物理存儲設(shè)備通過存儲網(wǎng)絡(luò)連接到存儲服務(wù)器上，從而便于管理。另外，在主機上也不必增加額外的驅(qū)動程序。第7頁

荷隨之加重，系統(tǒng)的可擴展性有限。1.2.3.2基于網(wǎng)絡(luò)的非對稱存儲虛擬化非對稱虛擬存儲如圖1.4所示。在主機與存儲設(shè)備之間正常的數(shù)據(jù)訪問傳輸通道之外，再配置一個控制通道來實現(xiàn)虛擬化處理。由存儲服務(wù)器負責(zé)文件系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)(mctadata)，其他主機不能直接控制元數(shù)據(jù)。每臺主機上需要安裝對應(yīng)的驅(qū)動程序，在需要存儲磁盤陣列中的文件時，主機先通過通信網(wǎng)絡(luò)從存儲服務(wù)器獲得元數(shù)據(jù)，再根據(jù)元數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換運算獲得文件在存儲網(wǎng)絡(luò)的地址，最后從數(shù)據(jù)通道得到數(shù)據(jù)。從過程上看，虛擬存儲服務(wù)器類似于文件系統(tǒng)重定向器(rdeireetor)。圖1.4基于網(wǎng)絡(luò)的非對稱存儲虛擬化在存儲服務(wù)器中，還可以加入存儲域控制器(StoasreDomainContorller)功能。服務(wù)器保存一張主機和存儲設(shè)備的訪問控制表(ACL)，操作系統(tǒng)上層、文件系統(tǒng)以及應(yīng)用程序只能訪問由域控制器分配的存儲設(shè)備。對于不在此列表中的存儲設(shè)備

廣域存儲虛擬化工作。1.3.，基于廣域存儲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系統(tǒng)，但是用戶能夠以虛擬化方式利用的存儲資源只是在局域網(wǎng)范圍內(nèi)，在廣域網(wǎng)上還有大量存儲資源可供使用。和虛擬存儲池相比，廣域網(wǎng)上的信息存儲資源顯得非常繁雜，用戶使用很不方便，而且因為缺少統(tǒng)一的管理，無法實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)共享，存儲資源存在很大的冗余，利用率不高。廣域存儲資源虛擬化一般通過存儲服務(wù)代理(storagesevrieeAgent，ssA)實現(xiàn)[，4]。對存儲用戶而言，SSA提供了簡明友好的界面，將廣域范圍的存儲資源構(gòu)成一個虛擬存儲池供用戶方便使用，使用戶避免了同各種繁雜的存儲設(shè)備和軟硬件系統(tǒng)進行直接接觸，存儲操作和管理對用戶完全透明。在基于網(wǎng)絡(luò)的非對稱虛擬化中，SSA為各種存儲資源提供了統(tǒng)一的管理，能實現(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)擴展能力。SSA可以位于使用廣域存儲資源的用戶端，也可以位于提供存儲資源的服務(wù)器端，還可以使用獨立的SSA服務(wù)器(如圖1.5所示)。

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 唐征;;高教園區(qū)圖書館共享存儲的三種方案[J];圖書館研究與工作;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;虛擬存儲技術(shù)在稅務(wù)行業(yè)省級數(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;云計算環(huán)境下的計算模型性能優(yōu)化研究[D];河北師范大學(xué);2012年

本文編號：2753690