基于对象存储控制器的软件设计与实现

发布时间：2020-06-15 23:25

【摘要】： 作为下一代互联网信息存储的核心技术,基于对象的存储系统结合了SAN(Storage Area Network)基于块存储和NAS(Network Attached Storage)基于文件存储的优势,提供了功能更加丰富的对象接口,在数据共享、安全性及智能化方面得到突破,具有多层次、可扩展、高性能、高安全性的特点。基于对象的存储设备作为系统中的存储实体,一方面需要承担对象的存储管理、设备安全管理、设备与外界的网络通讯等功能;另外一方面需要实现设备的智能化,能够分析负载特征和对象属性,进行数据对象的预取和缓存。基于对象的存储设备在数据传输方面,采用Intel的微处理器80314,它内部采用64位的交换结构网络;在数据处理方面,采用Intel的微处理器80200双CPU。对外接口采用2个31244 SATA(Serial ATA)控制器和1个千兆物理层网络控制器。基于对象的存储设备整个控制软件构建在实时操作系统TimeSys Linux之上,完成iSCSI(Internet SCSI)的命令解析以及OSD(Objected-based Storage Device)命令解析。由基于对象文件系统负责对象数据及其属性在磁盘上的存放、空闲磁盘的空间管理,其中索引区的搜索,采用B+树技术,可以提高磁盘位置的索引速度;数据区的管理,采用Buddy算法技术,可以提高磁盘空间的利用率;数据的动态预取算法,可以提高数据的读取速度。由Intel GD 31244驱动程序完成对该芯片的控制,实现了DPA(Direct Port Access)的数据传输模式,使多个磁盘设备可以同时访问,从而提供了更好的传输性能。最后分别在开发板Intel 80314实现驱动程序的数据测试和在软件平台上实现OBFS(Object-based File System)文件系统的数据测试。驱动程序满足磁盘的读写,文件系统在32KB缓存的性能优化下和网络文件系统性能相当。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP311.52;TP333
【图文】：

结构图,结构图,指针

图 4.4 Item 结构图在枝节点中，指向 Extent 的指针与指向普通 Leaf node 结构的指针是不同的。Extent 是一个连续的相邻的数据块，它属于同一个对象。Extent 指针中仅包含这个连续块的起始块号和长度信息。由于一个 Extent 属于一个对象，它在树中仅需要一个 key 便可以表示。所有的节点都是用 item 的形式进行存储的。每一个 item 包含以下内容：key，指向这个 item body 的起始偏移，item body 的长度，一个表明此 item 类型的 ID号。所有节点的结构图见图 4.4。采用 B＋树的索引检索方法，实现了多路平衡查找的特点，提高了检索效率，减少了访问 OSD 设备的次数。2．数据区 Buddy 管理算法数据区的分布图如图 4.5 所示。Buddy数组 Map大小 Map Segment1 Segment2 ... Segmentn图 4.5 数据区分布图

示意图,字节,色表,再检查

B B+1 B+2 B+3图 4.6 Map 中的映射字节图p 中 MaB 与 Segment 的映射示意图如图 4.7 所示，炓色表示已分配 Buddy 算法，分配一个类型为 t 的 Segment 则相当迅速：首先在 B查找下标为 t 的元素，看看是否有空闲 Segment，如果没有，则从类Segment 中分割一块。如果有，则按如下方式扫描 Map：先检查第看是否是类型为 t 的 Segment ，如果是，则返回，否则AX(t,TYPE(MaB))，前进 Step 个 MaB 后再检查该 MaB 是否为类型下去直至找到。00000000 00000000 00000000000000000000011000～3 4～7 8～1112～1516～192应块号字节ment

【参考文献】