高性能iSCSI系统的设计与实现

发布时间：2020-05-17 05:20

【摘要】：随着数字信息技术的快速发展,数据信息呈爆炸性增长,促使以网络为中心的存储技术迅速发展。研究基于iSCSI协议的网络存储技术,是当前存储领域的一大热点。构建基于iSCSI协议的iSCSI存储系统已经成为网络存储的重要解决途径。 现在关于iSCSI技术的研究,大多是理论研究和协议层次的分析。本文则主要针对iSCSI技术的另外一个重要研究领域:缓存机制的改进。本文的创造性研究成果主要有: (1)对影响iSCSI系统性能的各种因素进行了详细的测试,对于实验现象,依据实验所得的数据进行了仔细的分析; (2)设计并实现了一种哈希表缓存机制。在缓存中,运用哈希技术实现快速定位,利用哈希表项中存储的链头指针来链接一个数据链表,通过探测性的自适应置换算法进行缓存块的置换,并及时进行数据同步。该缓存机制主要应用于Target服务器端的存储空间特别巨大的iSCSI存储系统中,明显地加快了命令的响应速度; (3)设计并实现了一种映射表缓存机制。在缓存中,建立一张缓存区中的缓存块地址与磁盘阵列中的磁盘块地址一一对应的映射表,运用映射表技术,以O(1)的效率实现快速定位,找到对应的缓存块,利用使用频率最低置换算法进行缓存块的置换,并及时同步数据。该缓存机制主要应用于Target服务器端的存储空间不是特别巨大的iSCSI存储系统中,显著的缩短了命令响应时间; (4)基于哈希表缓存机制和映射表缓存机制,提出并实现了一种新的以减少iSCSI系统中Initiator端服务器直接访问Target端存储设备次数的、高性能的iSCSI存储系统。该系统依据Linux内核的层次结构,将Initiator和Target进行分层设计,并嵌入到Linux内核中。经测试表明,优化后的iSCSI系统提高了系统的IOPs和MBPs,极大地提高了iSCSI系统的整体性能; (5)提出了一个iSCSI系统的应用实例,将iSCSI技术应用于数字化图书馆,并提出了具体的存储解决方案。
【图文】：

储决方案速网络环境下 I/O 的瓶颈，一般有两种途径，一是尽量由于存储设备自身性能的限制，其与 CPU 和网络传输介此存储设备一直是一个瓶颈；二是协调网络 I/O 和存储存储。网络存储是将服务器与存储设备相分离，，用高速设备的资源进行分配和调度，使系统的整体性能实现最存储解决方案是直接附加存储，网络附加存储和存储区附加存储广泛的外置存储设备主要有磁盘阵列、磁带库、光盘库CSI)线缆或光纤通道的形式直接连接到指定的服务器上，构就是直接附加存储[27]，如图 2.1 所示。

文件服务器有着自己特有的操作系统。存储设备一般储空间支持。NAS 用专用软件或系统管理存储设备，将对存开销转移到管理软件或系统上，极大的降低了文件服务器的的文件系统，在 NAS 存储设备和文件服务器之间传递的是ile System，NFS)或 CIFS(Common Internet File System，CIFS)支持不同操作系统对文件共享。NAS 的优点如下：持即插即用，通过多 NAS 文件服务器的设计来实现高可用的访问；过 IP 网络与应用服务器相连，应用方便；文件系统为专用操作系统所支持，并为不同的操作系统提供文的文件系统加速了文件访问的效率，并且支持多种网络协议。以通过其他服务器读取 NAS 上的数据。S 访问必须要经文件系统进行格式转换，因此 NAS 并不支持设备的应用，如数据库系统等。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333

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本文编号：2668005