存储系统的一种多链路技术的研究与实现

发布时间：2020-07-09 08:38

【摘要】： 随着信息技术的快速发展,以及网络的大规模应用,网络中需要传输的数据呈爆炸性增长,这给网络传输带来巨大的压力。随着存储系统规模的扩大,存储系统中形成了复杂的网络链路,因此利用存储网络中的链路资源提高传输率方法的研究具有实用价值和应用前景。为了充分利用网络链路资源,构建了一个多链路存储系统,作为研究多链路技术的平台。研究发现在I/O功能栈中的块层实现多链路功能具有与其他系统模块最小的耦合性,据此提出了利用系统资源的调度算法,降低系统资源利用率,实现了灵活配置和扩展。研究了多链路设备的虚拟化技术,提出了多链路设备的虚拟化实现的方法,包括增加了表示虚拟设备和链路组的抽象层,建立了相关的映射关系,融合了回调函数,共享内存和消息机制在模块之间通信的优势,实现了对多链路的统一管理和级联访问,避免了因虚拟化而引起的模块之间信息慢同步的问题。研究了故障检测技术,提出了充分考虑网络流量等实时因素来动态预测下一个心跳到达时间的算法,提高了故障检测的准确度和速率。研究了链路负载平衡及不同的调度策略,实现了四种简单并有效分担负载的调度策略:根据链路数目而均匀的轮流分担负载,即轮询;根据各条链路所需要处理的I/O数,即选择I/O数目最小的链路;根据各条链路所需要处理的块数,即选择块数目最小的链路;错误恢复,即选择热备的链路。在百兆以太网的环境下,对单链路和多链路访问进行了理论分析,并进行了性能测试,多链路访问速度高于单链路访问速度,但由于多链路访问增加了I/O重定向的代价,因而多链路中的单路比普通的单链路访问速度低,并且随着链路数增多,性能增量降低,这个问题需要在日后的研究中对其做进一步的改进。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP333
【图文】：

单链路,多链路

图 1.1 单链路图，多链路技术对于提高传输率和增强灵活性是有价值的。网络存储中的多包括两种情况：一个发起端可通过多条路径连接到同一个目标端，发起端个线程访问目标端不同的磁盘或者其他存储设备。另外一种情况是，一个通过多条路径连接到同一个目标端，发起端开启多个线程访问目标端同一两者的区分是前者不需要考虑数据一致性，而后者需要。数据一致性是指操作同一数据时，操作的结果不会因为线程调度的次序不同而出现差异，程所访问的磁盘是不同的[5]。对于第一种多链路，只需要目标端是拥有多个够进行数据隔离的控制器，各个线程不同的磁盘，互不干扰，因此不需要一致性。第二种多链路中同时有几个进程访问同一个磁盘，没有数据隔离，一致性需要保障。而第一种多链路，目前的主流操作系统通过访问控制已种多链路的实现的。但是另外一种多链路技术目前实现的很少。因此本文种多链路技术进行研究并实现。

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所有的 TCP 连接可以关联到发on 中，这样就形成了可用的多链路。这种令或数据流交给不同的连接处理，摆脱单能[7]。但由于 session 和 connection 都是上的其他传输协议。当前另一种多链路方ux2.5 操作系统中，多启动多互连的 I/O 连层子系统的原有的 I/O 处理流程[8]。在 SC计了一组新的数据结构，用来支持多路的中的核心系统，改变之后虽然能够支持多SI 命令的效率。由于 SCSI 子系统提供 SC SCSI 子系统的多路会增加新的接口，这容。当前还有工业界产商所支持的多链路产多链路支持方式，而且只支持自己的存储

多链路

下一个环节是主机 I/O 控制器，或者是网络接口卡，具体是哪一个依使用的存储技术。主机 I/O 控制器和网络接口卡的控制软件运行在适配器的固或者作为驱动程序运行在主机系统。固件是一种控制器特定的软件，位于并主机 I/O 控制器或网络接口卡的特别的硬件芯片上。它控制最基本的功能，包监测，误差诊断等。在主机 I/O 控制器之后，是连接部分——存储网络。沿着的下一站是设备和子系统，他们处于来自主机 I/O 控制器的网络的目标端。系统在存储总线或网络上通常拥有一个或者多个地址，而在存储子系统中的作为与更高级 ID 相关联的 LUN(Logic Unit Number)寻址。另一个方法是利用技术，将整个子系统中的设备看做一个单一的大设备，这可以通过一个完全且独立的 I/O 总线或网络来显示，这些 I/O 总线或网络处于子系统内部，连接部的设备[10]。I/O 物理通道中的各个环节都是形成多链路的物质基础。当 I/O道的各个环节有冗余时，都可以形成多链路。如图 2.2 所示，是最简单的多链连接。该图中的服务器通过两个 HBA 卡，接入网络，连接到存储设备 1 的两端口上。服务器拥有两条访问同一物理设备的链路。

【参考文献】