基于網(wǎng)絡(luò)的高可用性軟磁盤陣列
發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 18:41
硬磁盤設(shè)備是大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的二級存儲(chǔ)設(shè)備。但目前硬磁盤系統(tǒng)的性能因?yàn)榇嬖跈C(jī)械結(jié)構(gòu)的限制而發(fā)展緩慢。相比之下磁盤技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展。RAID系統(tǒng)通過采用并行和冗余容錯(cuò)技術(shù)彌補(bǔ)了硬盤設(shè)備的不足。但RAID本身的集中式結(jié)構(gòu)也限制了RAID的進(jìn)一步發(fā)展。本文研究了在計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)中基于網(wǎng)絡(luò)的軟件磁盤陣列系統(tǒng)。通過采用分布式資源和接口，這種系統(tǒng)有可能實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的、高性能、高可用的存儲(chǔ)系統(tǒng)。 本文首先討論了硬磁盤設(shè)備和RAID系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及網(wǎng)絡(luò)軟磁盤陣列所依賴的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)集群技術(shù)。并給出了衡量磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的兩種特性（數(shù)據(jù)率和I／O率）在各種系統(tǒng)中的情況。 隨后本文分析了采用多級容錯(cuò)功能的軟磁盤陣列的可靠性。指出因?yàn)槭苘浖收系挠绊�，軟磁盤陣列系統(tǒng)至少應(yīng)采用兩級以上的容錯(cuò)措施才能保證高可用性，同時(shí)要盡量縮短節(jié)點(diǎn)故障恢復(fù)時(shí)間。 本文還集中介紹了適合于軟磁盤陣列系統(tǒng)的多級可擦除編碼，包括Reed-Solomon編碼、陣列碼以及一種快速的2-可擦除編碼—EVENODD碼。同時(shí)介紹了在大規(guī)模系統(tǒng)中防止系統(tǒng)瓶頸的均衡校驗(yàn)組方法。 ...
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 前言
§1.1 引言
§1.2 硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備
§1.3 廉價(jià)冗余磁盤陣列（RAID）
§1.4 集群技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列
§1.5 基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列的研究現(xiàn)狀
§1.6 本文的工作和貢獻(xiàn)
第2章 軟磁盤陣列的可用性研究
§2.1 磁盤設(shè)備的可靠性
§2.1.1 MTBF（平均故障間隔時(shí)間）
§2.1.2 不可恢復(fù)數(shù)據(jù)位錯(cuò)
§2.2 軟磁盤陣列系統(tǒng)的可靠性因素
§2.3 磁盤陣列系統(tǒng)的可靠性模型
§2.3.1 單節(jié)點(diǎn)的可靠性模型
§2.3.2 磁盤陣列系繞的可靠性模型
§2.4 可靠性分析
第3章 磁盤陣列的數(shù)據(jù)組織方式
§3.1 一般概念
§3.1.1 校驗(yàn)組和可擦除編碼
§3.1.2 奇偶校驗(yàn)與鏡象
§3.2 REED-SOLOMON編碼
§3.2.1 編碼方法
§3.2.2 數(shù)據(jù)恢復(fù)
§3.2.3 編碼結(jié)構(gòu)
§3.3 陣列碼
§3.3.1 二進(jìn)可擦除編碼
§3.3.2 陣列碼
§3.4 EVENODD編碼
§3.4.1 編碼方法
§3.4.2 數(shù)據(jù)恢復(fù)
§3.5 均衡校驗(yàn)組
§3.5.1 均衡校驗(yàn)組
§3.5.2 鏈?zhǔn)叫ｒ?yàn)組
第4章 基于網(wǎng)絡(luò)的高可用性軟磁盤陣列的實(shí)現(xiàn)
§4.1 硬件要求
§4.2 基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列系統(tǒng)的設(shè)備接口
§4.2.1 NSRAID的虛擬設(shè)備接口
§4.2.2 地址映射
§4.2.3 并列訪問的一致性
§4.2.4 響應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)持久性
§4.3 日志信息的維護(hù)與軟故障的快速恢復(fù)
§4.3.1 日志信息的設(shè)計(jì)原則
§4.3.2 日志的工作機(jī)制
§4.3.3 日志信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
§4.3 寫同步和寫緩沖
§4.3.1 NSRAID中的小數(shù)據(jù)I／O
§4.3.2 基于log的文件系統(tǒng)
§4.3.3 Parity Logging（校驗(yàn)日志）
§4.3.4 冗余緩存
§4.4 相關(guān)的工作
第5章 曙光天演雙機(jī)HA系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)鏡象磁盤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
§5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)目標(biāo)
§5.2 網(wǎng)絡(luò)鏡象磁盤的系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇
§5.2.1 設(shè)備接口
§5.2.2 通信機(jī)制選擇
§5.2.3 日志信息結(jié)構(gòu)
§5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作過程
§5.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
§5.3.2 故障與恢復(fù)
§5.3.3 實(shí)現(xiàn)情況
§5.4 測試及結(jié)果分析
§5.5 進(jìn)一步的工作
第6章 結(jié)論
附錄1 RAID分類示意圖
附錄2 MAXSTRAT GEN5 XLE STORAGE SERVER
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
本文編號：2965100
【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所)北京市
【文章頁數(shù)】：74 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 前言
§1.1 引言
§1.2 硬磁盤存儲(chǔ)設(shè)備
§1.3 廉價(jià)冗余磁盤陣列（RAID）
§1.4 集群技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列
§1.5 基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列的研究現(xiàn)狀
§1.6 本文的工作和貢獻(xiàn)
第2章 軟磁盤陣列的可用性研究
§2.1 磁盤設(shè)備的可靠性
§2.1.1 MTBF（平均故障間隔時(shí)間）
§2.1.2 不可恢復(fù)數(shù)據(jù)位錯(cuò)
§2.2 軟磁盤陣列系統(tǒng)的可靠性因素
§2.3 磁盤陣列系統(tǒng)的可靠性模型
§2.3.1 單節(jié)點(diǎn)的可靠性模型
§2.3.2 磁盤陣列系繞的可靠性模型
§2.4 可靠性分析
第3章 磁盤陣列的數(shù)據(jù)組織方式
§3.1 一般概念
§3.1.1 校驗(yàn)組和可擦除編碼
§3.1.2 奇偶校驗(yàn)與鏡象
§3.2 REED-SOLOMON編碼
§3.2.1 編碼方法
§3.2.2 數(shù)據(jù)恢復(fù)
§3.2.3 編碼結(jié)構(gòu)
§3.3 陣列碼
§3.3.1 二進(jìn)可擦除編碼
§3.3.2 陣列碼
§3.4 EVENODD編碼
§3.4.1 編碼方法
§3.4.2 數(shù)據(jù)恢復(fù)
§3.5 均衡校驗(yàn)組
§3.5.1 均衡校驗(yàn)組
§3.5.2 鏈?zhǔn)叫ｒ?yàn)組
第4章 基于網(wǎng)絡(luò)的高可用性軟磁盤陣列的實(shí)現(xiàn)
§4.1 硬件要求
§4.2 基于網(wǎng)絡(luò)的軟磁盤陣列系統(tǒng)的設(shè)備接口
§4.2.1 NSRAID的虛擬設(shè)備接口
§4.2.2 地址映射
§4.2.3 并列訪問的一致性
§4.2.4 響應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)持久性
§4.3 日志信息的維護(hù)與軟故障的快速恢復(fù)
§4.3.1 日志信息的設(shè)計(jì)原則
§4.3.2 日志的工作機(jī)制
§4.3.3 日志信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
§4.3 寫同步和寫緩沖
§4.3.1 NSRAID中的小數(shù)據(jù)I／O
§4.3.2 基于log的文件系統(tǒng)
§4.3.3 Parity Logging（校驗(yàn)日志）
§4.3.4 冗余緩存
§4.4 相關(guān)的工作
第5章 曙光天演雙機(jī)HA系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)鏡象磁盤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
§5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)目標(biāo)
§5.2 網(wǎng)絡(luò)鏡象磁盤的系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇
§5.2.1 設(shè)備接口
§5.2.2 通信機(jī)制選擇
§5.2.3 日志信息結(jié)構(gòu)
§5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作過程
§5.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
§5.3.2 故障與恢復(fù)
§5.3.3 實(shí)現(xiàn)情況
§5.4 測試及結(jié)果分析
§5.5 進(jìn)一步的工作
第6章 結(jié)論
附錄1 RAID分類示意圖
附錄2 MAXSTRAT GEN5 XLE STORAGE SERVER
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
本文編號：2965100
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