网络存储系统中的IO调度方法

发布时间：2020-05-20 03:33

【摘要】： 随着互联网的迅猛发展,近两年来企业数据存储能力在迅速增长。随着时间的推移,人们需要存储具有越来越多的性能、能力和易管理性。所以与计算机系统中其他部件相比例如CPU,网络带宽等,发展相对缓慢的存储已经成为了IT业的瓶颈。目前,SAN(存储区域网络)是解决这些问题的一种流行技术。它能确保存储的可靠性、服务能力、可扩展性和可用性。但是目前它显然已经不能满足逐渐增加的市场需求,所以很多研究人员都在致力于改善SAN技术。 SAN技术使用成熟的网络互联代替IO总线来连接主机和存储设备。在网络连接中,经常要使用交换机,尤其是iSCSI存储系统一般都使用普通的以太网交换机。因为普通的交换机对其使用的环境未知,所以不可能针对网络存储进行特别的优化。在SAN中有三个主要的部件:服务器系统、存储设备和互联设备。改善SAN性能的方法主要都集中在这三个部件上。大多数的研究都集中在如何改善SAN的服务器和存储设备这两个部件上,而本文集中研究连接服务器和存储设备的交换机中传输的IO命令。本文详细分析了iSCSI协议中I/O命令的处理过程,将启动端和目标端之间传输的iSCSI PDU分为两种:一种为包含读写数据的命令;另一种为与资源等待相关的命令,称之为短命令。通过使短命令赋予高优先级在交换机中传输,以达到改善整个存储系统的性能和资源利用率的目的。理论证明部分利用排队论理论,证明优化算法缩短了系统的平均延迟时间。模拟实验的结果表明,优化算法缩短了请求的平均处理时间,增大了系统吞吐量并改善了系统资源利用率。系统测试实验对iSCSI协议进行了‘修改,通过改变已知PDU加载到命令列表的位置达到了基于优先级传输数据的目的。利用测试工具得出了优化算法对系统平均响应时间和系统吞吐量这两个性能参数的改善。
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存储结构

哈尔滨工程大学硕士学位论文当前，服务器与存储设备的连接主要有三种形式:直接网络存储(DA，Attachedstorage)，网络附加存储伽As，NetworkA彻chedStorage)以及域网络(SAN，StorageAreaNetwork)。这几种网络存储方式特点各异，不同的领域。在传统的存储结构中，主机与存储系统通过SCSI总线连接起来，同时网络接口连接到网络中，这种结构称为DAs(DirectA抬那hedStorage)。如图1.1所示。它完全以服务器为中心，本身只是硬件的堆叠，不带有储操作系统冈。外部数据存储设备采用SCSI技术，或者FC(FiberChan，直接挂接在内部总线上，数据存储是整个服务器结构的一部分，数据系统都未分离，存储器与服务器之间通过传统的lO总线通信。这种连主要应用于单机或两台主机的集群环境中，主要优点是存储容量扩展的单，投入成本少，见效快;但是由于没有网络结构，扩充能力差。客户机

存储结构

图1.2NAS存储结构AS设备完全以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中存储据[3l。NAS设备的安装、调试、使用和管理都很方便，而且进行网络扩容时也无需停顿，保证了数据流畅存储。NAS设备内置优化的独立系统，全力支持FO存储，，从而有效释放带宽，大大提高了网络整体省了系统整合和中央控制方面的存储管理费用。同时NAS设备一般的备份软件，可以不经过服务器将NAS设备中的重要数据进行本地且NAS设备提供硬盘RAID、冗余的电源和风扇以及冗余的控制器，保证NAS的稳定应用。NAS提供了跨平台的公用存储空间，不同操台下的多个客户端可以很容易地共享NAS中的同一个文件。它基met以及标准的哪S和cIFS，可以适应复杂的网络环境。另外，用户现有网络，就可以通过不同的网络协议把NAS存储设备附加在已经
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP333

【引证文献】