智能网络磁盘存储关键技术研究

发布时间：2020-06-01 00:30

【摘要】：面对现代信息社会不断增长的海量数据信息存储需求,传统的计算机外存储系统的信息存储能力已经受到了空前的挑战。为此,各种新的信息存储理论和技术方法应运而生,人们在原有外存储系统技术的基础上应用现代计算机网络技术提出了各种新型信息存储理论和技术方法；这些新技术和新理论的典型代表有：附网存储、存储区域网络和存储网格等新型网络存储技术。但是,这些新型网络存储技术都或多或少地存在存储性能的瓶颈问题,有的甚至还存在单点故障和存储系统可靠性差等问题,这些新型网络存储技术方法还有待于进一步改进和完善。因此,如果能应对上述面临的技术挑战,解决已有存储系统中存在的问题,进一步研究和提出某种更加有效的新型网络存储技术和方法,应该是计算机存储技术研究领域中一件非常有意义而且又极富挑战性的研究工作。基于此,本文在对当前已有的计算机存储理论、存储设备、存储总线和网络存储技术进行了认真的分析和研究的基础上,重点对作者所在课题组提出的智能网络磁盘(IND:Intelligent Network Disk)存储理论和关键技术问题进行了系统和深入的研究。本文作者所做的主要研究工作和创新性成果有以下几方面： (1)提出了一种可以主动组织起来,有选择地让计算机通过网络使用的计算机新型外存储设备——智能网络磁盘(IND)系统结构,并给出了智能网络磁盘(IND)的四种联网方式(即：单点单盘方式、单点多盘方式、多穴单盘方式和多穴多盘方式等)。这种系统结构和联网方式使得智能网络磁盘的设计和应用变得更加灵活、经济和实用。 (2)提出了一种智能网络磁盘(IND)的通信协议。本文提出的智能网络磁盘(IND)的通信协议能够灵活地将当前的各种磁盘命令封装到计算机网络的数据帧或包中,从而实现了可选择性地通过局域网或互联网来直接存取磁盘数据块。这种通信协议比已有的通过IP (Internet Protocol)协议访问SCSI (Small Computer Systems Interface)磁盘或通过以太网访问IDE (Integrated Drive Electronics)磁盘等单一模式更具通用性和灵活性。 (3)提出了利用硬盘内建CACHE策略来优化传统磁盘访问的调度算法。研究结果表明对于热点访问区的尺度在数十倍于CACHE大小的范围内,优化后的算法比传统磁盘调度算法有着较明显的优势。 (4)提出了一种智能网络磁盘(IND)的自组织算法。本文提出的智能网络磁盘的自组算法可以将网络上各个独立的智能网络磁盘分别组织成“组方式”或“集群方式”工作,它能够将网络上各个独立的物理网络磁盘组成一个巨大的逻辑网络磁盘,为用户提供一个海量的存储空间；并在此基础上提出了自免疫容灾恢复算法和后备智能网络磁盘容灾恢复算法；这些方法提高了智能网络磁盘(IND)系统的自组织能力和可靠性。 (5)提出了一种用智能网络磁盘(IND)为底层提供物理支持的存储网格的“对等模式”实现方案。进而提出了一种嵌入了智能网络磁盘(IND)的“智能存储”计算机网络的构成方法：将智能网络磁盘存储理论与传统计算机网络结构相结合,可组成一种嵌入了智能网络磁盘的“智能存储”计算机网络。这种计算机网络可有效实现“存储和网络一体化”的设计思想。智能网络磁盘(IND)存储系统理论和实现技术是解决当前网络上的海量信息存储问题的一种新的网络存储理论和方法,本文的研究工作对今后计算机存储系统理论和计算机网络存储技术的深入研究将有较好的理论借鉴意义和实际参考价值。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333

【引证文献】