海量存儲資源管理關鍵技術研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，以計算為核心的信息系統(tǒng)正逐步向以數據為核心轉移，人們對信息中心的稱謂從“計算中心”、“網絡中心”到“數據中心”，形象地表明了處理、傳輸和存儲這三個要素在信息設施中的比重隨時間而變化的趨勢。然而，相比于計算和傳輸，存儲始終是計算機系統(tǒng)的性能瓶頸所在，而海量存儲資源管理則是影響存儲系統(tǒng)性能的一個重要因素。
　　 圍繞網絡環(huán)境下海量存儲資源管理這一主題，分三個方面進行研究。首先，針對海量異構存儲資源管理中存儲節(jié)點數

2、量龐大，設備協議種類繁多，網絡構成復雜多樣等一系列問題，提出一種使用虛擬化策略進行高效存儲管理的方法，并在塊級設計實現了帶外虛擬化的方案和系統(tǒng)原型。然后，針對原型系統(tǒng)的性能優(yōu)化問題，提出一種基于任務排隊合并的多用戶請求調度優(yōu)化算法。仿真實驗表明，該算法可使存儲系統(tǒng)的I/O請求響應能力顯著提高。最后，將海量存儲資源管理的研究背景拓展到廣域網環(huán)境下，結合廣域網中數據的新特性，提出一種集存儲管理、元數據管理和文件服務于一體的廣域網存儲資源管理

3、架構，并建立隨機Petri網(Stochastic PetriNets，SPN)模型對其進行了性能分析。
　　 以過往研究工作為基礎，經過理論分析與實際研發(fā)，取得成果如下。
　　 針對海量異構存儲系統(tǒng)中多樣的存儲資源和復雜的存儲網絡構成，提出一種使用虛擬化策略進行高效存儲管理的方法。對海量異構存儲資源進行規(guī)范化描述，以支持海量異構存儲資源的發(fā)現、資源信息的維護和資源狀態(tài)的監(jiān)測，形成在這些存儲資源上進行虛擬化管理的基礎。在

4、塊級設計實現帶外虛擬化的方案，實現對應用和管理透明的統(tǒng)一存儲池模型；在文件級研制對應用透明的存儲訪問代理、提出一種命名空間聚合和重定向技術，進而綜合上述方法實現對海量異構存儲資源的統(tǒng)一管理與訪問。針對實際應用環(huán)境中存儲資源管理機制高度復雜化的挑戰(zhàn)，提出一種使用虛擬化策略進行高效管理的方法，使用開放式的虛擬化策略語言和相關軟件聯動實現所管理存儲資源的動態(tài)、按需分配。
　　 I/O 請求調度算法的優(yōu)劣是影響存儲系統(tǒng)性能的一個重要因素

5、。針對多用戶I/O請求的特征，提出一種基于任務排隊合并的多用戶請求調度優(yōu)化算法。通過對多個網絡用戶的I/O 請求任務進行排隊，使排隊后各I/O 請求的數據在邏輯盤上按一定的順序分布，并對那些數據分布連續(xù)的用戶請求進行任務合并，那么排隊合并后進行數據訪問，可以使磁盤的磁頭臂按照一定的規(guī)律移動，使尋道時間和旋轉延遲顯著減小，從而降低請求的平均響應時間，提高存儲系統(tǒng)的整體I/O 性能。另一方面，該算法將“任務排隊合并”和“插隊”機制相結合，兼

6、顧了系統(tǒng)的高性能和單個請求的響應時間，消除了“饑餓”現象。
　　 以IPv6 為代表的下一代互聯網極大地擴展了網絡用戶，不僅對數據的需求多種多樣，而且在可用性、可擴展性、可維護性、安全性等方面提出了更高的要求，同時要求信息在產生、發(fā)布、共享和傳播的過程中能有效利用。針對下一代互聯網的這些特點，對存儲系統(tǒng)的存儲管理、元數據管理、存儲空間的高效利用、數據的快速傳遞等問題進行研究，構建了一種面向下一代互聯網的廣域網存儲管理架構。廣域網

7、存儲管理架構采用了多層次、可擴展的分布式存儲模式，將多種異構的存儲子系統(tǒng)作為基本的存儲節(jié)點通過網絡接口直接接入下一代互聯網，建立存儲節(jié)點與用戶間的直接數據傳輸，實現擴容與增速同步，保證服務器與存儲節(jié)點、存儲節(jié)點與存儲節(jié)點間高效的控制和數據管理。其存儲管理遵循SMI-S的管理規(guī)范，可以在廣域網存儲系統(tǒng)中提供標準化的通信方式。智能化的元數據管理方法，保證了存儲系統(tǒng)的服務質量和存儲空間的高效利用。創(chuàng)新性的設計了廣域網存儲中間件，來處理復雜網絡