【摘要】： 數(shù)字化信息的爆炸性增長(zhǎng)使得人們需要對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的存儲(chǔ)與有效的利用。網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)作為層次化海量存儲(chǔ)中的一種準(zhǔn)在線存儲(chǔ)設(shè)備,在科研、生產(chǎn)等廣泛領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值,提高其應(yīng)用性能是改善超大容量存儲(chǔ)儀器實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。 本文在深入研究網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)基本模型的基礎(chǔ)上,對(duì)影響網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)應(yīng)用性能的因素進(jìn)行深入的研究分析,探索提高傳輸性能的途徑和方法,為網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。論文主要內(nèi)容包括: 首先,研究了網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的用戶訪問(wèn)請(qǐng)求到達(dá)的特點(diǎn),建立了具有不同優(yōu)先權(quán)的用戶排隊(duì)模型。在深入研究用戶訪問(wèn)行為之間邏輯聯(lián)系的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了具有時(shí)效性和重復(fù)性的“主動(dòng)限制多訪問(wèn)模型”,為提高網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的應(yīng)用性能提供了新的模型基礎(chǔ)。 其次,論文分析了網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的Cache與磁盤(pán)中的Cache區(qū)別,為網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)建立了在不同的訪問(wèn)負(fù)載條件下的Cache替換算法。研究表明,通過(guò)建立有效的負(fù)載處理機(jī)制,可以減少對(duì)光盤(pán)庫(kù)的操作次數(shù),提高網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)存取速度,從而改善海量存儲(chǔ)系統(tǒng)性能。 第三,論文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,利用線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的應(yīng)用性能進(jìn)行了分析;結(jié)合網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的應(yīng)用特點(diǎn),建立了網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的對(duì)等系統(tǒng)模型。分析表明,通過(guò)建立對(duì)等系統(tǒng)模型,網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)不僅能夠降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間,還可以提高系統(tǒng)的吞吐量,有效降低系統(tǒng)的訪問(wèn)負(fù)載。 最后,論文在上述研究的基礎(chǔ)上,利用附網(wǎng)存儲(chǔ)的模塊化方法,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的軟硬件模塊結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的實(shí)際性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)測(cè)。測(cè)試結(jié)果表明:在實(shí)際的應(yīng)用中,采用新處理機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)有很高的應(yīng)用性能。這種通過(guò)對(duì)用戶訪問(wèn)行為進(jìn)行有效處理的機(jī)制,為超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儀器的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用提供了一種新的方案,使網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)具有高性能、高可用性、可擴(kuò)展、易管理等特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP333
【圖文】：

圖 1-2 通常情況下的海量存儲(chǔ)系統(tǒng)層次存儲(chǔ)體系2 網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)在傳統(tǒng)的海量存儲(chǔ)系統(tǒng)中，其層次結(jié)構(gòu)分為三層：在線（on-line）、ar-line）和離線（off-line）；隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的存儲(chǔ)設(shè)便地用于海量存儲(chǔ)系統(tǒng)中，特別是擁有大容量、高可靠性的三級(jí)存儲(chǔ)在 2004 年，清華大學(xué)光盤(pán)國(guó)家工程研究中心研究的網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)使得傳存儲(chǔ)層次體系發(fā)生了改變。如圖 1-3 所示，采用了網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的海量存系包含了四個(gè)層次結(jié)構(gòu)，分別是在線、準(zhǔn)在線、近線和離線。網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)既有在線存儲(chǔ)設(shè)備的快速訪問(wèn)速度，也有離線存儲(chǔ)設(shè)備的構(gòu)，它是一種介于在線設(shè)備和近線設(shè)備之間的準(zhǔn)在線存儲(chǔ)設(shè)備。在上面的層次存儲(chǔ)體系下，這種將常用數(shù)據(jù)通過(guò)總線從光盤(pán)庫(kù)中轉(zhuǎn)移沖區(qū)作為準(zhǔn)在線數(shù)據(jù)保存的方案，與將同樣數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遷移到 SCS作為在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方案相比，前者可以在提供相近的性能前提下，存儲(chǔ)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)遷移量，大幅度節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬。另外，海量存

圖 1-3 海量存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的層次存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.3.1 海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究在海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究領(lǐng)域，過(guò)去的研究大部分集中在對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用的研究上，側(cè)重于解決存儲(chǔ)系統(tǒng)的小數(shù)據(jù)量并發(fā)訪問(wèn)、訪問(wèn)的可靠性、及時(shí)性等問(wèn)題[26,27]，而對(duì)側(cè)重要求可擴(kuò)展性和低單位容量存儲(chǔ)成本的非關(guān)系型科研數(shù)據(jù)海量存儲(chǔ)系統(tǒng)研究則相對(duì)較少。對(duì)于后者來(lái)說(shuō)，由于數(shù)據(jù)量的巨大以及受到成本的限制，近線存儲(chǔ)設(shè)備常常成為非關(guān)系型海量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的重要存儲(chǔ)設(shè)備，研究并提高它的性能成為此類海量存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。在近線存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用于海量存儲(chǔ)系統(tǒng)中的研究中，海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[9,12通常采用由在線數(shù)據(jù)、近線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)組成的層次存儲(chǔ)體系[23,28]。海量存儲(chǔ)系統(tǒng)采用層次存儲(chǔ)體系的優(yōu)點(diǎn)在于可以在降低單位存儲(chǔ)容量成本的同時(shí)，也使存儲(chǔ)系統(tǒng)保持較好的系統(tǒng)性能。這個(gè)領(lǐng)域的研究主要集中在建立層次存儲(chǔ)體系的通用存儲(chǔ)模型[24,29]、研究層次存儲(chǔ)體系中的數(shù)據(jù)分布[30,31,32]和調(diào)度策略[33,34

與網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)接口使得整個(gè)系統(tǒng)從一個(gè)離線系統(tǒng)變成了一個(gè)真正的準(zhǔn)在線系統(tǒng)。它的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示。圖 2-1 網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)是一種新型網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目（973）“新型超高密度、超快速光信息存儲(chǔ)與處理的基礎(chǔ)研究”的子課題“快速并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理研究”的一項(xiàng)成果。網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的最大特點(diǎn)就是它作為一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，在引入磁盤(pán)做緩存后，使得其存取性能大大提高。與光盤(pán)庫(kù)這種傳統(tǒng)的近線存儲(chǔ)設(shè)備相比，網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)可視為一個(gè)準(zhǔn)在線存儲(chǔ)設(shè)備，它既有近線存儲(chǔ)設(shè)備的大容量特點(diǎn)，又有在線存儲(chǔ)設(shè)備的快速響應(yīng)特點(diǎn)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)又是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，它并不是作為一個(gè)存儲(chǔ)外設(shè)在離線狀態(tài)下，與某個(gè)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交換傳輸，而是作為一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備在 Internet上，與多個(gè)用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)交換傳輸。從理論上構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)是以前研究的重點(diǎn)，這是本論文工作的基礎(chǔ)。本論文的工作是將網(wǎng)絡(luò)光盤(pán)庫(kù)置于實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，考察研究它的

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2757570