本文關(guān)鍵詞：可重構(gòu)堆疊存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)研究

  更多相關(guān)文章： 存儲(chǔ)系統(tǒng) 可重構(gòu) 陣列控制器 PCI Express總線 Linux移植

【摘要】：隨著智能設(shè)備的普及和網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展,每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量成倍增長。面對巨大的數(shù)據(jù)量,直連存儲(chǔ)和本地存儲(chǔ)模式已不能滿足海量數(shù)據(jù)對存儲(chǔ)空間的需求,互聯(lián)網(wǎng)和存儲(chǔ)服務(wù)廠商紛紛推出網(wǎng)盤等便捷的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源擴(kuò)展個(gè)人的存儲(chǔ)空間,便于管理,可以隨時(shí)隨地的訪問存儲(chǔ)資源和方便快捷的分享資源。企業(yè)也更加依賴網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備,存儲(chǔ)企業(yè)推出了大型的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)服務(wù)器,網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)日益普及�？芍貥�(gòu)堆疊存儲(chǔ)就是一種基于網(wǎng)絡(luò)的靈活存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方案,可以為用戶提供海量、高速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。本研究提出一種基于可編程邏輯和SATA硬盤的可重構(gòu)堆疊存儲(chǔ)系統(tǒng)。針對海量高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ),設(shè)計(jì)方案采用XC7K325T-2FFG900C評(píng)估板,自定義陣列管理控制器和通道控制器。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速并行存儲(chǔ),提高數(shù)據(jù)傳輸速度并擴(kuò)展存儲(chǔ)空間,提出了群Group、組Set、通道Channel的元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間劃分模式,將存儲(chǔ)系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在元數(shù)據(jù)群,而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)群。在評(píng)估板的RAM中為元數(shù)據(jù)分配高速緩存,使用定時(shí)更新和預(yù)取預(yù)讀策略,使系統(tǒng)訪問的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩存中,可以大幅度提高元數(shù)據(jù)的訪問速度。數(shù)據(jù)群由數(shù)據(jù)組和校驗(yàn)組構(gòu)成,數(shù)據(jù)組由8條數(shù)據(jù)通道構(gòu)成,校驗(yàn)磁盤用于存儲(chǔ)校驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)所得校驗(yàn)值。10個(gè)相互獨(dú)立的通道控制器控制SATA硬盤,數(shù)據(jù)通道連接的磁盤相同偏移位置的扇區(qū)組成超扇區(qū)SS,一個(gè)超扇區(qū)含有rpq個(gè)扇區(qū),其中r是每個(gè)磁盤所含的扇區(qū)數(shù),q表示通道的條數(shù),p是每條通道連接硬盤的個(gè)數(shù)。10組GTX數(shù)據(jù)傳輸收發(fā)器可以連接10個(gè)Marvell接口倍增器,每個(gè)接口倍增器可以將一個(gè)SATA接口擴(kuò)展為5個(gè),在不影響接口傳輸速率的同時(shí)擴(kuò)展存儲(chǔ)系統(tǒng)容量。QorIQ通信處理器移植Linux操作系統(tǒng),分析并修改、編譯BootLoader和操作系統(tǒng)內(nèi)核。通過通信處理平臺(tái)上的千兆或萬兆以太網(wǎng)接口連接網(wǎng)絡(luò),搭建NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)用于客戶端消息的接收和數(shù)據(jù)傳輸。Linux操作系統(tǒng)將接收的數(shù)據(jù)封裝成消息交換格式MES,MES是SATA協(xié)議的FIS幀信息格式擴(kuò)展和修改的消息格式,MES信息中含有包括群、組、通道等的目的地址信息。通信處理板和陣列管理控制器通過PCI Express建立通信連接,最高可以提供20G以上的傳輸帶寬。經(jīng)測試和驗(yàn)證,存儲(chǔ)系統(tǒng)可以提供高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：存儲(chǔ)系統(tǒng) 可重構(gòu) 陣列控制器 PCI Express總線 Linux移植
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 選題背景及意義11-13
• 1.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排14-17
• 第二章 可堆疊存儲(chǔ)陣列整體架構(gòu)17-39
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析17-21
• 2.1.1 傳統(tǒng)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)分析18-20
• 2.1.2 可重構(gòu)堆疊存儲(chǔ)陣列20-21
• 2.2 系統(tǒng)硬件平臺(tái)21-28
• 2.2.1 QorIQ通信處理器21-23
• 2.2.2 陣列管理控制單元XC7K325T-2FFG900C23-24
• 2.2.3 Marvell轉(zhuǎn)接芯片Akupa 88SM970524-26
• 2.2.4 RAID冗余磁盤陣列26-28
• 2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析28-31
• 2.3.1 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)28-30
• 2.3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境30-31
• 2.4 PCIe通道及消息交換結(jié)構(gòu)MES31-36
• 2.4.1 PCIe總線體系結(jié)構(gòu)31-32
• 2.4.2 PCIe總線的分層和物理結(jié)構(gòu)32-33
• 2.4.3 消息交換結(jié)構(gòu)MES33-36
• 2.5 系統(tǒng)整體架構(gòu)36-38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 存儲(chǔ)陣列的硬件設(shè)計(jì)39-57
• 3.1 可堆疊磁盤陣列39-43
• 3.1.1 群組及通道的劃分39-41
• 3.1.2 存儲(chǔ)介質(zhì)的超扇區(qū)SS41-43
• 3.1.3 邏輯地址單元43
• 3.2 消息交換模塊43-44
• 3.3 陣列控制管理模塊設(shè)計(jì)44-49
• 3.3.1 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Buffer45-46
• 3.3.2 數(shù)據(jù)的分發(fā)與合并46-47
• 3.3.3 硬件校驗(yàn)與數(shù)據(jù)恢復(fù)47-48
• 3.3.4 元數(shù)據(jù)的高速緩存48
• 3.3.5 負(fù)載均衡48-49
• 3.4 SATA磁盤通道控制器49-53
• 3.4.1 群組通道管理49-50
• 3.4.2 SATA控制器50-53
• 3.4.3 讀寫訪問53
• 3.5 Marvell 88SM97051 轉(zhuǎn)5磁盤連接器53-54
• 3.5.1 端口倍增器Port Multiplier53-54
• 3.5.2 控制器與SATA磁盤通信54
• 3.6 本章小結(jié)54-57
• 第四章 存儲(chǔ)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)57-73
• 4.1 虛擬文件系統(tǒng)VFS57-62
• 4.1.1 進(jìn)程與文件訪問57-58
• 4.1.2 文件索引與塊緩存58-61
• 4.1.3 文件I/O和塊I/O61-62
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)62-64
• 4.2.1 RPC遠(yuǎn)程調(diào)用62-63
• 4.2.2 NFS系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)63-64
• 4.3 磁盤文件系統(tǒng)64-68
• 4.3.1 元數(shù)據(jù)的訪問與修改65-66
• 4.3.2 文件的并行I/O訪問66-68
• 4.4 萬兆以太網(wǎng)68-70
• 4.4.1 萬兆以太網(wǎng)MAC68-69
• 4.4.2 萬兆以太網(wǎng)應(yīng)用69-70
• 4.5 PCIe驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)70-72
• 4.5.1 并行Tx/Rx控制通道71
• 4.5.2 QorIQ與陣列控制器通信71-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 Linux系統(tǒng)移植與系統(tǒng)功能測試73-87
• 5.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建73-76
• 5.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境73-75
• 5.1.2 硬件開發(fā)環(huán)境75-76
• 5.2 Boot Loader啟動(dòng)分析與移植76-77
• 5.2.1 Boot Loader啟動(dòng)分析76-77
• 5.2.2 配置與編譯77
• 5.3 Linux內(nèi)核配置與編譯77-81
• 5.3.1 Linux結(jié)構(gòu)及塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)78-79
• 5.3.2 Linux配置與編譯79-81
• 5.4 系統(tǒng)測試81-85
• 5.4.1 系統(tǒng)功能驗(yàn)證82-83
• 5.4.2 系統(tǒng)測試與分析83-85
• 5.5 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 致謝93-95
• 攻讀研究生期間發(fā)表過的論文95

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李紅;藍(lán)光存儲(chǔ)系統(tǒng) 光盤容量高達(dá)23G[J];信息記錄材料;2004年01期

2 ;存儲(chǔ)系統(tǒng) 金融行業(yè)應(yīng)用卓越獎(jiǎng) 醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用卓越獎(jiǎng)[J];每周電腦報(bào);2004年20期

3 諾拉;EMC Symmetrix DMX-3存儲(chǔ)系統(tǒng) 超大容量 高速存取[J];中國計(jì)算機(jī)用戶;2005年31期

4 謝世誠;;浪潮推出4Gb光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2006年07期

5 ;昆騰分級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)[J];軟件世界;2009年11期

6 ;超低功耗云存儲(chǔ)系統(tǒng)或被地方政府看好[J];中國有線電視;2013年08期

7 湯赫男;;云存儲(chǔ)系統(tǒng)的分析與應(yīng)用研究[J];計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用;2013年24期

8 諶偉;;云存儲(chǔ)系統(tǒng)的分析與應(yīng)用探討[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2013年10期

9 雅君;跟上企業(yè)的匆匆腳步——利用HP SureStoreEXP256構(gòu)筑企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)[J];中國計(jì)算機(jī)用戶;2000年08期

10 賈莉;;Symmetrix8000實(shí)現(xiàn)19TB存儲(chǔ)[J];每周電腦報(bào);2000年18期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙志剛;;存儲(chǔ)系統(tǒng)在企業(yè)信息化中的應(yīng)用[A];2005年安徽通信論文集[C];2006年

2 黃曉峰;張杰;;礦井信息中心存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];安全高效礦井機(jī)電裝備及信息化技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2011）[C];2011年

3 孫哲;李昌銀;;構(gòu)建核電高可用云存儲(chǔ)系統(tǒng)[A];2012電力行業(yè)信息化年會(huì)優(yōu)秀論文專輯[C];2012年

4 焦超;周天彤;李祥學(xué);李建華;;面向?yàn)?zāi)備的高性能可信存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第十一屆保密通信與信息安全現(xiàn)狀研討會(huì)論文集[C];2009年

5 汪位龍;;設(shè)計(jì)院存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)初探[A];中國公路學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用分會(huì)2004年年會(huì)學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

6 梅松竹;李宗伯;;Storage 7000系列混合存儲(chǔ)系統(tǒng)分析[A];2009年中國高校通信類院系學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

7 王克敏;張璽;胡江凱;王毅濤;;NWP資料歸檔方法及其存儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用[A];中國氣象學(xué)會(huì)2006年年會(huì)“中尺度天氣動(dòng)力學(xué)、數(shù)值模擬和預(yù)測”分會(huì)場論文集[C];2006年

8 孫哲;李昌銀;;DeDu:基于云計(jì)算的冗余刪除存儲(chǔ)系統(tǒng)[A];電力行業(yè)新一代信息技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

9 高小伍;黨齊民;林晨;;校園網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[A];中國高等教育學(xué)會(huì)教育信息化分會(huì)第十次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

10 宮海林;郭長國;苑洪亮;王懷民;;支持事務(wù)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)聚合存儲(chǔ)系統(tǒng)GSL[A];2006年全國開放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（三）[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;第三季度中國存儲(chǔ)系統(tǒng)市場達(dá)19.1億元[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2005年

2 本報(bào)記者 薛斐;服務(wù)：存儲(chǔ)系統(tǒng)的靈魂[N];計(jì)算機(jī)世界;2002年

3 單群一;惠普推出全新一體化存儲(chǔ)系統(tǒng)[N];中國稅務(wù)報(bào);2007年

4 ;浪潮推出4Gb光纖存儲(chǔ)系統(tǒng)[N];人民郵電;2006年

5 ;今年第二季度 存儲(chǔ)系統(tǒng)市場價(jià)值達(dá)12.6億元[N];人民郵電;2006年

6 郭;日立推出普及型存儲(chǔ)系統(tǒng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2007年

7 陳耀光;朗登 扛起存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院的大旗[N];中國企業(yè)報(bào);2001年

8 ;富士通存儲(chǔ)系統(tǒng)全面升級(jí)[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2009年

9 ;EMC亞洲生產(chǎn)制造中心落戶深圳[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2009年

10 臨履;存儲(chǔ)系統(tǒng)有了“設(shè)計(jì)院”[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙雨虹;云存儲(chǔ)系統(tǒng)資源調(diào)度技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2015年

2 陸承濤;存儲(chǔ)系統(tǒng)性能管理問題的研究[D];華中科技大學(xué);2010年

3 聶雪軍;內(nèi)容感知存儲(chǔ)系統(tǒng)中信息信息生命周期管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 羅東健;大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)高可靠性關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 聶雪軍;內(nèi)容感知存儲(chǔ)系統(tǒng)中信息生命周期管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

6 王鵬;低密度奇偶校驗(yàn)碼應(yīng)用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2013年

7 刁瑩;用數(shù)學(xué)建模方法評(píng)價(jià)存儲(chǔ)系統(tǒng)性能[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 符青云;面向大規(guī)模流媒體服務(wù)的高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2009年

9 王玉林;多節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與緩存組織研究[D];電子科技大學(xué);2010年

10 田敬;對等存儲(chǔ)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可用性與安全性研究[D];北京大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮漢超;基于Hadoop的分布式副本策略研究[D];河北工程大學(xué);2015年

2 俞新杰;跨數(shù)據(jù)中心容錯(cuò)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2016年

3 王振升;可重構(gòu)堆疊存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 朱海濤;嵌入式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

5 王如軍;模塊化柔性存儲(chǔ)系統(tǒng)[D];長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院;2001年

6 趙靖;片段存儲(chǔ)系統(tǒng)[D];上海交通大學(xué);2007年

7 郅斌;一種私有云存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2011年

8 祝青;混合存儲(chǔ)系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

9 張達(dá);河北電視臺(tái)高清新聞網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)分析[D];華北電力大學(xué);2011年

10 劉磊;分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：845543