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《华中科技大学》 2004年
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iSCSI-SAN网络异构存储系统管理策略的研究

向东  
【摘要】:计算机 I/O 瓶颈的出现,促进了网络存储技术研究的蓬勃发展。基于 FC-SAN 和 IP-SAN 的技术一经提出,便获得了飞速的发展。目前网络存储技术已经应用到 金融、证券等要求高可靠、大容量存储的领域。 iSCSI-SAN 技术结合了以太网和传统 I/O 技术的特点,真正实现了计算机系统 中计算能力(服务器端)和数据存储能力(存储设备端)的分离。用户可以根据需要 在存储网络中增加服务器和存储设备,而不影响当前应用的运行。尽管具有许多优点, iSCSI-SAN 还存在一些配置和管理方面的问题。 (1)iSCSI-SAN 网络存储系统的配置问题:传统的服务器只需要根据服务器上 运行应用的需求对服务器本身所具有的存储系统进行配置,配置和管理的方式比较简 单。而在 iSCSI-SAN 的存储网络中,分布着服务器群和存储设备群,存储设备不再 专属于哪个服务器,而是在存储网络中共享,同样服务器可以同时在多个存储设备上 存储数据。在 iSCSI-SAN 环境中,需要根据不同应用的需求在存储网络中合理分配 存储资源,而不造成资源的短缺和浪费。使用人力对这样的网络存储系统进行配置非 常困难,计算机系统应该自己根据存储系统的具体情况使用合适的策略进行管理和配 置。 (2)磁盘异构存储系统的数据分布策略问题:磁盘异构系统是指由性能和容量 不同的磁盘组成的异构系统。由于 iSCSI-SAN 的使用,使得更多的磁盘异构存储设 备连接在存储网络中。这些异构设备具有多个不同类型的磁盘,它们的容量和性能互 不相同。使用传统的针对相同磁盘进行数据分布的方法(如 RAID)不能充分发挥这 些系统的性能,降低了它们的利用率。这样会影响网络存储系统整体的性能。为了提 高网络存储设备的利用率,改善网络存储系统的性能,应使用适合于异构系统的数据 分布策略来对异构磁盘存储系统进行管理。 本文主要研究和解决以上两个问题,同时探讨了 iSCSI-SAN 存储网络配置和管 理模块(基于 iSCSI 存储管理器)的原型。iSCSI 存储管理器是存储管理和配置的关 键,它把散布在存储网络中的存储设备统一配置和管理,并提供给用户使用。可以说 *本文得到国家自然科学基金《基于冗余智能存储通道的简约容灾存储系统关键技术研究》(60373088)的资助 I WP=4 没有 iSCSI 存储管理器就没有对基于 iSCSI 存储系统的自配置和对异构存储系统数据 分布策略的管理。本文所做的工作如下: (1)在 iSCSI-SAN 存储系统自配置方面:本文提出了用于 iSCSI-SAN 的磁盘 阵列带宽比例(即负载所需带宽与阵列所能提供带宽的比例)模型,根据该模型给出 了 RAID1/0 和 RAID5 系统的带宽比例计算方法。在带宽比例计算方法的基础上,本 文提出了 iSCSI-SAN 存储系统的配置方法。该方法使用四个步骤(负载分类、阵列 配置、设备配置和 LUN 划分),实现了对 iSCSI-SAN 网络存储系统自动配置。这种 方法通过计算磁盘阵列在 iSCSI-SAN 下的带宽比例,对存储系统进行配置,不仅能 保证配置出的存储设备能够满足用户的需求,还能合理的利用存储资源,不会造成资 源的浪费。 (2)在磁盘异构存储系统的数据分布策略方面:本文提出了磁盘异构系统数据 分配方法。它通过把系统中的磁盘划分成带宽相同的逻辑盘,使用同构系统中很成熟 的 striping 方法来对这些逻辑盘进行管理,实验证明这种方法能够有效的提高磁盘异 构存储系统的吞吐率。 (3)在 iSCSI 存储管理器的原型方面:本文描述了对称式和非对称式两种 iSCSI 管理器的流程,实现了使用这两种方式进行管理的管理器原型。并对这两种原型系统 进行了测试,比较和分析。 (4)最后本文利用改进的仿真系统 DiskSim 对 iSCSI-SAN 存储系统的配置方 法进行了验证。使用自配置方法配置出的存储系统和最优结果比较,两者差距不大。 实验结果表明使用自配置方法配置出的存储系统能够满足用户的需求,同时能够充分 发挥存储系统的能力,合理利用存储资源。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP333

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【引证文献】
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