论文部分内容阅读
绝大部分存储系统都是以磁盘阵列为中心的，存储管理员通过磁盘阵列来管理分散的物理存储设备。但目前磁盘阵列一般只能管理一种接口类型的磁盘，也只能通过一种类型目标器向外界提供存储服务，这使得企业组织不得不部署多种类型的磁盘阵列，这种趋势增加了存储整合的难度和存储管理的工作压力。而另一方面，应用对存储系统带宽的需求是无止境的，I/O瓶颈仍然是基于磁盘阵列的存储系统面临的一个重要问题。 针对以磁盘阵列为中心的存储系统面临的问题，研究了磁盘阵列中的零拷贝和多协议支持问题。在加入多协议支持后，磁盘阵列可以实现不同接口类型的磁盘设备的整合，配合存储区域网等高层技术整合手段，可以实现企业组织全面的存储整合，简化存储管理工作，提高存储管理效率，降低存储管理成本，缓解日益严重的存储管理复杂化问题;而零拷贝技术可以使磁盘阵列在处理I/O请求时，避免代价高昂的拷贝操作，充分发挥磁盘阵列的潜能，有效的缓解I/O性能瓶颈问题。 设计了支持多协议和零拷贝技术的磁盘阵列的硬件系统结构，软件逻辑结构。通过目标器中间层和启动器中间层的封装，磁盘阵列不仅可以支持多种类型磁盘的管理，还可以通过多种类型目标器向外界提供服务。针对磁盘阵列参数调节的复杂性，分析了在这种新的磁盘阵列结构中实现存储策略自动化的技术和方法。磁盘阵列通过多盘并行、请求拆分可以提高处理速度，但磁盘阵列必须等所有子请求完成后才能报告请求完成。结合磁盘服务时间的随机模型，分析了这种同步带来的额外时间开销。结合磁盘通道和磁盘利用率的经验公式，分析了每个磁盘通道上磁盘个数的确定问题。 分析了零拷贝在网络I/O中的应用和发展，然后测试了分别使用零拷贝，一路拷贝，两路拷贝策略的磁盘阵列核心逻辑部分的性能。提出了磁盘阵列中基于拷贝语义的带宽估计公式，并根据该公式和实际测试结果分析了在磁盘阵列核心控制软件中支持零拷贝的必要性，并对基于嵌入式平台和普通服务器平台的磁盘阵列核心软件采用不同拷贝语义的实现进行了分析。 设计一种在磁盘阵列核心控制软件中支持零拷贝的实现方案，该设计利用硬件支持散聚表的特性，避免了请求在磁盘阵列核心控制软件各个模块处理过程中的内存拷贝操作，可以最大限度的提高磁盘通道的带宽利用率。对比测试支持零拷贝和多协议的磁盘阵列和其余实现方案的性能，测试结果表明支持零拷贝和多协议的磁盘阵列的性能优于其余方案。 在磁盘阵列核心控制软件中，实现了支持多协议的SCSI(小型微型计算机接口)目标器子系统。支持多协议的SCSI目标器可以使磁盘阵列能够同时通过多种不同类型接口直接或者通过存储区域网对外提供存储服务。采用光纤通道和iSCSI(Internet SCSI)目标器接口的磁盘阵列可以接入存储区域网进行集中管理，配合存储区域网进行存储整合，可以有效降低存储管理复杂度。 分析了支持多协议的磁盘阵列SCSI启动器子系统的设计。支持多协议的SCSI启动器可以使磁盘阵列能同时管理不同接口类型的磁盘。通过支持多协议的SCSI启动器，磁盘阵列可在同一个逻辑阵列组中使用不同接口类型的异构磁盘，从而实现不同接口类型磁盘设备的整合，保护企业组织已有投资。