一種基于協(xié)議棧模型的遠(yuǎn)程鏡像系統(tǒng).pdf

1、近些年來，隨著各種重大災(zāi)難的發(fā)生，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界越來越多地關(guān)注如何提供信息的高可靠性存儲。在眾多常用的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)中，遠(yuǎn)程鏡像正在發(fā)揮著重要甚至是核心的作用。它不僅可以作為一種獨立的技術(shù)來將重要數(shù)據(jù)鏡像到異地備份中心，而且可以與其他容災(zāi)技術(shù)如primary copy，snapshot等聯(lián)合起來，應(yīng)用到解決方案中。
　　 然而，面對著復(fù)雜多變的容災(zāi)需求，提供一個兼顧性能和可擴(kuò)展性的遠(yuǎn)程鏡像設(shè)計存在著極大的困難。本文設(shè)計了一種新穎的

2、三層協(xié)議棧模型以用于遠(yuǎn)程鏡像。為了在廣域網(wǎng)環(huán)境中提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，在該協(xié)議棧的第一層中，我們引入了一種Hybrid Automatic Request Retransmission(ARQ)/ForwardError Correction(FEC)協(xié)議。相比于傳統(tǒng)FEC技術(shù)中使用的Reed-Solomon(RS)編碼，新傳輸協(xié)議使用了兩種奇偶校驗陣列編碼：RDP和STAR。這兩種編碼完全基于簡單異或計算，有著較優(yōu)的計算復(fù)雜度，能夠加

3、速編碼和解碼過程。在第二層中，協(xié)議棧集中處理計算密集型的任務(wù)，包括數(shù)據(jù)壓縮、加密等常應(yīng)用在容災(zāi)備份業(yè)務(wù)中的操作。第三層主要關(guān)心的是遠(yuǎn)程鏡像中的復(fù)制邏輯，如數(shù)據(jù)一致性、同步等策略，而這些策略的使用會對生產(chǎn)中心的性能產(chǎn)生很大影響。
　　 基于上述三層協(xié)議棧模型，我們設(shè)計并實現(xiàn)了一個遠(yuǎn)程鏡像的原型系統(tǒng)。在該原型中，我們修改了開源代碼Network Block Device(NBD)并整合了Logical Volumn Manager2

4、(LVM2)，使其映射到模型中的三層協(xié)議棧。為了進(jìn)一步優(yōu)化原型系統(tǒng)的性能，計算密集的任務(wù)被安排到一個獨立的計算中心進(jìn)行處理。此外，我們還引入了多線程技術(shù)來提升該計算節(jié)點的處理能力。
　　 我們搭建了模擬廣域網(wǎng)的實驗環(huán)境，并在該環(huán)境中部署、測試了原型系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，新的架構(gòu)及第三層中的復(fù)制策略選擇對本地生產(chǎn)中心的性能影響極小。更為重要的是，較之于TCP協(xié)議和使用RS編碼的傳統(tǒng)FEC協(xié)議，第一層中引入的傳輸協(xié)議可以極大地提高網(wǎng)絡(luò)