【摘要】：隨著微電子技術(shù)的進步，微處理器性能、內(nèi)存速度迅速提高。磁盤I／O受限于機械設(shè)備，是計算機系統(tǒng)性能的主要瓶頸。為了緩解I／O瓶頸，并獲得有較好性價比的I／O服務(wù)，集群虛擬盤陣已成為人們研究的熱點。面向日趨多樣化和分布化的I／O資源，本文深入研究了集群虛擬盤陣系統(tǒng)，主要創(chuàng)新性工作如下： 針對當(dāng)今集群I／O子系統(tǒng)研究在動態(tài)性和異構(gòu)性支持方面的不足，本文提出了動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)的概念，目標(biāo)是把異構(gòu)、分布式的I／O資源，組織成并發(fā)、單映像和虛擬的盤陣，獲得高效、容錯和用戶透明的I／O子系統(tǒng)。 針對動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)的磁盤設(shè)備并行性，本文提出了基于I／O請求并發(fā)度指導(dǎo)的盤組劃分策略，其核心思想是通過I／O請求的并發(fā)度去選擇恰當(dāng)數(shù)目的磁盤構(gòu)成盤組。該策略首先根據(jù)RFBO方法確定應(yīng)用程序I／O請求需要的并發(fā)設(shè)備數(shù)目，即請求并發(fā)度；然后通過最大滿足與最小滿足算法將各盤組的設(shè)備進行分配，使盤組的設(shè)備數(shù)目接近該盤組請求并發(fā)度。并發(fā)度指導(dǎo)的盤組劃分策略的主要目的是為了使系統(tǒng)在盤組一級實現(xiàn)請求并發(fā)，并且使盤組的并發(fā)性組織具有對請求并發(fā)需求的適應(yīng)性。 針對動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)的磁盤設(shè)備異構(gòu)性，本文提出了盤組OSUS(Optimal Stripe Unit Size)選擇的NLZP方法。在動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)中每個盤組采用數(shù)據(jù)片化存放數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)片大小SUS(Stripe Unit Size)是影響系統(tǒng)性能的重要參數(shù)。NLZP方法能根據(jù)盤組內(nèi)各設(shè)備的產(chǎn)品特性和盤組的負載情況確定出盤組的OSUS，充分發(fā)揮異構(gòu)設(shè)備的性能。 針對動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)的動態(tài)性，本文給出了盤組重組決策的TDO方法；為了減少重組移動開銷，本文提出了D／H映射算法：為了提高重組時系統(tǒng)服務(wù)的可用性，本文提出了基于負載預(yù)測的PBR在線重組策略，綜合考慮系統(tǒng)客戶端負載和系統(tǒng)處理能力，確定請求的重組速率。PBR是兼顧系統(tǒng)重組時間和系統(tǒng)服務(wù)可用性的折衷策略。
【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】：2004
【分類號】：TP303
【圖文】：

能的單一磁盤。所謂數(shù)據(jù)片化技術(shù)(DataStriping)是指將多個設(shè)備上相同的塊構(gòu)成一個片化組(StripeGrouP)存儲數(shù)據(jù)，如圖1.5所示。圖中，片化單元(stripeUn林)sUo在第0號設(shè)備上，SUm存放在第(mmod的號設(shè)備上。我們稱N為片化寬度SW(StripeWidih/stride)，即加入片化的磁盤數(shù)目，而稱片化單元大小為SUS(StripeUnitSize)。如果一個讀請求或者寫請求需要訪問多個SU時，可以將讀請求分解成大小為SU的小請求，通過多個設(shè)備并發(fā)執(zhí)行來完成該請求，這個大請求執(zhí)行時間與一個小請求的執(zhí)行時間基本相當(dāng)。數(shù)據(jù)片化技術(shù)是經(jīng)常采用的設(shè)備并發(fā)數(shù)據(jù)組織技術(shù)。圖1.5數(shù)據(jù)片化技術(shù)示意圖根據(jù)容錯方式和數(shù)據(jù)映射方式，RAID可分為I‘81:RAID一0、RAID一1、RAID一2、RAID一3、RAID一4、RAID一5、RAID一10、RAID一6、RAID一7和EVENPDD等。不同的容錯方式有不同的磁盤空間利用率。硬件盤陣的優(yōu)點:設(shè)備性能高、單一性好。上層用戶請求訪問盤陣時，就像訪問本地普通硬盤

圖5.1(a)口中在增加一個盤時，負載由各設(shè)備均勻5.1(a)白所示)動態(tài)重組負載集中在diskl和disk3，備的空間使用不平衡，一個大請求不能盡可能并一定計算量的開銷，且不容易被理解。困回困困困困困回困匹匹二二匹匹二二巨巨國國匡匡墓}}}畫畫畫}}}衛(wèi)〕〕國國國〔〔皿皿廷廷奧奧圈圈{{{區(qū)區(qū)刃刃巨巨口口口口二二團團二二匡匡二二筐筐皿皿圈圈圈匹匹fff仁仁獷]]]國國國匹匹皿皿區(qū)區(qū)困困巨巨刃刃匹匹勺勺口口〕，，「「了了匹匹刃刃}}}翌獷獷巨巨歹歹仁仁羅{{{仁仁刃刃}}}二二二巨巨二二口口口口匡匡彗彗巨巨王]]]巨巨互互【【工習(xí)習(xí)座座至至匡匡鑫鑫圈圈]]]匡匡]]]〔〔國國【【l國國巨巨二二區(qū)區(qū)多多區(qū)區(qū)里里巨巨習(xí)習(xí)里里戮戮匹匹二二【【衛(wèi)三]]]匹匹皿皿應(yīng)應(yīng)亙〕〕〔〔皿〕〕巫巫國國匹匹二二門門二二巨巨丁丁〔〔里:::巨巨國國畫畫畫!!!衛(wèi)田田口口至二二廁廁廁國國國【【亙?nèi)腥锌诳诶ЮчT門二二巨巨月月「「正二二匹匹刃刃壓壓習(xí)二二亞亞舀舀口口亙亙區(qū)區(qū)習(xí)習(xí)區(qū)區(qū)〕〕網(wǎng)網(wǎng)門門匹匹口口匡匡二二網(wǎng)網(wǎng)]]]『『習(xí)習(xí)四四二二「「刃二二巨巨口口廠廠門門「「二二加一個盤曰再增加一個盤DDAR方法增加第二次時設(shè)備間空間不平衡

圖5.3D/H映射中動態(tài)擴張兩次的數(shù)據(jù)映射圖5.3.4.3算法特點D/H算法有如下優(yōu)點:第一，每次擴展或收縮，只需要移動一半的數(shù)據(jù)量，符合動態(tài)異構(gòu)虛擬盤陣系統(tǒng)擴展的移動開銷盡量小的原則;第二，映射算法能始終保證數(shù)據(jù)分布是均勻的，符合空間平衡性原則;第三，無論系統(tǒng)怎么擴展，映射算法具有連續(xù)性;第四，通過Hash函數(shù)計算存儲的物理位置，不需要存儲映射表;第五，映射效率高，僅次于Round一robin算法;第六，算法容易理解。D:

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 戴華東;并行分布操作系統(tǒng)共享存儲管理及其優(yōu)化技術(shù)的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

本文編號：2795112