论文部分内容阅读
近年来以计算机和网络为基础的信息产业获得了空前的发展，对信息的存储技术提出了更高的要求，其主要表现在：海量数据的存储容量；存储系统的可靠性；对不同数据存储类型的适应性；数据访问的高带宽和高保密；以及提供有效的数据存储解决方案。虽然磁盘的制造工艺和磁头技术的改进，磁盘性能已经有了很大的提高，但是磁盘作为机电部件，本身受到机械执行的惯性的制约，其I／O性能始终成为提升的瓶颈。 为了解决这一问题，出现了采用冗余技术构造的RAID(Redundant Array of Independent Disks独立磁盘冗余阵列)阵列。RAID阵列由于采用了数据分块技术，即在多个磁盘上交叉存储使得多盘可平行操作，I／O响应时间得到了改善，同时利用冗余容错技术，极大的提高了磁盘阵列的可靠性和安全性。本文深入研究了RAID设计中的多种关键技术，对Cache的管理，数据分布，数据存储的均衡， 磁盘性能监控，磁盘性能的优化等方面。讨论了各种关键技术对RAID的不同应用中的重要性，在进行RAID系统设计中，须在不同的应用环境中均衡各种RAID关键技术，从而获得最佳的性能。本文设计了一种独立与PC系统的高性能的磁盘阵列的系统解决方案。 采用SOPC(System-on-a-Programmable Chip)的结构，以FPGA(Field Programmable Gate Array可编程逻辑阵列)为核心，在其中建立NIOS的32位RISC指令集的MCU，FLASH接口，SDRAM接口，中断控制器，DMA控制器等模块。在系统硬件设计中，针对数据在RAID中的存储控制流程，建立了读写分离的数据流水线，减少存储系统的资源开销。应用了uCOS实时操作系统，针对RAID应用的不同使用环境，设计了不同的软件控制模式，很大的提高RAID系统的性能和数据的可靠性。本方案可以应用兼容PC的系统方案，这样的系统可以在民用和商用环境中应用；也可以应用自定义系统，采用自定义文件系统，加密／解密方案和文件分割方式，可大大提高数据的可武汉理工大学硕十学位论文靠性和保密性，这样的系统可以在金融和军用系统环境中应用。 大规模的信息存储技术方兴未艾，随着我国个行业信息话的发展对磁盘阵列的要求会越来越大，特别是高科技产业，金融机构和国家安全部门需要高可靠性和高安全性的磁盘存储系统。因此对研制RAID系统有深远的意义和广阔的前景。