磁盘阵列级节能技术的研究与实现

发布时间：2020-05-17 04:01

【摘要】：在过去的几十年中,并行I/O系统被广泛应用于科研和商业领域。大规模存储系统在提供海量存储空间和高速访问速度的同时也带来了大量的能耗,增加了数据中心的成本。大多数已有的节能技术通过在合适的条件下关闭一部分磁盘来降低能耗,但没有考虑这种方式对系统的可靠性和性能的影响。 通过对现有节能技术研究,在级别为10的冗余磁盘阵列的基础上提出了一种使用小容量冗余磁盘阵列作为写缓存的节能阵列。系统将镜像磁盘阵列中的每个主盘保留一部分存储空间组成一个小的磁盘阵列作为写缓存,而将镜像磁盘全部设置成低能耗状态以达到节能的目的。为了提高写请求的处理速度,写缓存采用日志写的方式。在镜像盘处于低能耗状态时,以冗余阵列的方式组织缓存能够保证系统的可靠性。从主盘中保留出来的空间很小,不会降低数据的存储空间。 节能阵列在企业级iSCSI目标器的底层增加一个节能模块,使用Linux内核态磁盘阵列软件来组织磁盘数据。节能模块主要包括请求处理,磁盘控制和倒盘三个模块。请求处理模块负责接收上层数据,判断数据存储的位置然后将数据发往合适的位置。磁盘控制模块根据条件转换磁盘状态;倒盘模块在缓存空间达到阈值时将缓存中的数据写入的数据盘和镜像中盘。 通过基准测试工具和trace驱动的负载测试,验证了节能整列在写负载比较集中时能耗比Linux内的磁盘阵列软件要小50%,而性能与之相当。通过理论分析和测试可以看出,实现的节能阵列在写请求比较多的环境中节能效果明显。
【图文】：

图 1.1 用电量历史和未来能耗趋势1.2 磁盘阵列简介独立磁盘冗余阵列[22](Redundant Array of Independent Disk RAID)是一种利用冗余数据和合并独立磁盘组成一个逻辑单元的技术，，用于提供增强的、可靠的存储。将单个容量小、可靠性差、速度慢的磁盘组成 RAID 后，可以提供大容量、高可靠性、高性能的存储服务。用户可以根据自己的需要选择不同的 RAID 级别。将多个磁盘组成 RAID 后，用户能看到一个大容量的磁盘。RAID5(块级分条与分散的奇偶校验)是目前使用比较广泛的一种 RAID 级别。它的奇偶校验位分散在所有的磁盘中。它允许任何一个并且只有一个磁盘失效。当这个磁盘失效后需要有热备份盘来替换失效的磁盘，否则会导致数据丢失。RAID5 有较高的磁盘利用率、较好的可靠性和较高的性能，因此被广泛地应用。

大的缺点就是耗电量大。MAID 提出了一种列。为备份系统的磁带库中的数据 50%写入后后只被访问一次[24]。另外磁带库没有任何的AID 将一组磁盘组织成 RAID0 的形式，并义为冷磁盘。热磁盘长时间处于活动状态，状态。MAID 有两种形式，一种是带 Cach 的模式下，热磁盘作为缓存，采用 LRU 替ache 不命中时再去唤醒冷盘。不带 Cache 的活动时间结束前一直处于活动状态。MAID
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 王沛,韩耀伟,刘斌,潘金贵;Linux中Software RAID驱动程序的机制分析[J];小型微型计算机系统;2001年03期

2 任劲,谢长生,李为;iSCSI协议及其Linux下的实现[J];小型微型计算机系统;2003年07期

3 谢长生,陆正武,谭志虎;一种提高MD读性能的方法[J];小型微型计算机系统;2004年07期

4 刘瑞芳,谢长生,谭志虎;零拷贝RAID系统的设计[J];小型微型计算机系统;2005年09期

相关硕士学位论文 前1条

1 刘珂;磁盘阵列节能技术的研究与实现[D];华中科技大学;2009年

本文编号：2667896