iSCSI协议研究及其性能优化
发布时间：2020-07-11 23:17
【摘要】： 本文对国内外网络存储技术的发展、研究及其应用进行了全面的介绍。对DAS,NAS,SAN等几种主要网络存储技术进行了阐述,对当前国内外非常关注的iSCSI网络存储技术的应用进行了详细的分析,包括iSCSI的概念,iSCSI体系结构,iSCSI协议的组成,iSCSI包的顺序,iSCSI的工作流程及其运行机制。 iSCSI网络存储技术标准自2003年2月IETF宣布正式通过后,以其基于当前IP网络平台,获得传播信息方便,数据存储管理不再受到距离限制,廉价易用等技术优势,迅速地得到应用和推广。对大型资源中心建设,数据中心建设及海量存储等方面起到了重要地技术支撑作用,促进了信息化建设,更加推动了网络技术的应用。 iSCSI网络存储技术也存在着不足,本文针对iSCSI通信时,会有很大比例的小数据包在网络上传输造成网络性能降低,不能有效地利用网络带宽,展开了对iSCSI性能优化策略的研究。在基于聚合读写的思想考虑下,构建一个高效的RAM Cache缓存结构(简称RC),通过在系统非分页池开辟一段空间,然后利用一个日志磁盘组成一个双层结构的RC缓存,利用RC缓存结构将大量小数据包聚合成一个大数据包,集合到系统所开辟的非分页池中。然后利用日志文件系统可以快速读写文件的特点,将存放在RAM中的数据快速写入日志磁盘中,组合生成一个大的日志文件,最后将其一次性发送到远程存储系统中。这样就可以充分利用网络带宽资源,提高iSCSI网络存储的效率。同时,对引入RC缓存结构的iSCSI系统这一方法的实现做了详细的分析和阐述。 最后,建立了实验测试平台,利用Iometer和PostMark测试工具在千兆网环境下对引入RC缓存结构的iSCSI系统优化方案(RC)进行了测试,对结果进行了分析。结果表明引入RC结构iSCSI存储系统在吞吐量和响应时间方面性能有一定的提高。
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
图 2.1 iSCSI 协议体系结构发送端和目标端的通信称之为会话，一次会话可能包含一个或者多个TCP连接，发送端和目标端之间也可以有多个会话。SCSI命令、控制信息、参数和数据都是利用iSCSI协议数据单元（protocol data unit,PDU）通过TCP连接进行传输的。iSCSI协议通过登录建立TCP连接，其中登录起到认证、授权和参数协商的作用。目标端在一些通用端口上监听连接请求，而发送端通过向某一通用端口发送登录信号开始进行登陆，通过认证，目标端将接收登录信号的响应发送给发送端，通过登录建立会话同时分配会话标示符。接着，双方通过协商确定各种参数后，发送端将SCSI命令和数据发送到目标端的逻辑设备，通过iSCS消息这些命令在已建立的iSCSI连接上传递。由于连接具有从属性和唯一性，iSCSI协议规定必须由传递SCSI命令的TCP连接来传递该命令所需要的参数和数据[7]。
图 2.2 iSCSI 工作流程图2.6 iSCSI 的运行机制在传统的服务器/存储器模式下，数据无法高效的在复杂的网络结构上传输，所以 iSCSI 采用了一种以包为基本传送单位进行传送的全新模式。iSCSI协议是建立在 TCP 层上的，这样就可以利用 TCP 的流量控制、错误处理、重发机制等优点为 iSCSI 提供一个可靠的传输平台，从而避免了如 Ethernet 受到传输距离的限制，而 IP 层又无法保证包有序、可靠的到达等种种缺陷。2.6.1 流量控制在网络传输延迟较大的网络中，由于 iSCSI 是通过 TCP/IP 协议进行网络数据传送的，所以 iSCSI 采用其相同的流量控制机制进行流量控制，与此同时，
根据 lometer 的命令，Dynamo 产生 I/O 操作并记录性能信息，然后返回数据给 Iometer，最后由 lometer 在输出文件中报告结果。Dynamo 是多线程的，每个拷贝都可以模拟多个客户程序所产生的负载，所运行的每个Dynamo的拷贝叫做一个 manager，其中的每个线程叫做一个 worker。对每个 worker 来说，主要有以下参数可以控制:Size: I/O请求大小（KB）；%Write: 读/写请求所占的百分比（%）；%Random:随机/顺序访问所占百分比（%）；Delay:两次突发传输的等待延迟时间（ms）；Brust:一次突发I/O请求的个数（I/Os）。下面是千兆环境下的RC与普通iSCSI的比较（1）平均响应时间。测试设置为：并发进程数为32，访问模式异步，读100%，顺序100%，传输延迟0，突发长度1,测试结果如图 5.3。
本文编号：2751068
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
图 2.1 iSCSI 协议体系结构发送端和目标端的通信称之为会话，一次会话可能包含一个或者多个TCP连接，发送端和目标端之间也可以有多个会话。SCSI命令、控制信息、参数和数据都是利用iSCSI协议数据单元（protocol data unit,PDU）通过TCP连接进行传输的。iSCSI协议通过登录建立TCP连接，其中登录起到认证、授权和参数协商的作用。目标端在一些通用端口上监听连接请求，而发送端通过向某一通用端口发送登录信号开始进行登陆，通过认证，目标端将接收登录信号的响应发送给发送端，通过登录建立会话同时分配会话标示符。接着，双方通过协商确定各种参数后，发送端将SCSI命令和数据发送到目标端的逻辑设备，通过iSCS消息这些命令在已建立的iSCSI连接上传递。由于连接具有从属性和唯一性，iSCSI协议规定必须由传递SCSI命令的TCP连接来传递该命令所需要的参数和数据[7]。
图 2.2 iSCSI 工作流程图2.6 iSCSI 的运行机制在传统的服务器/存储器模式下，数据无法高效的在复杂的网络结构上传输，所以 iSCSI 采用了一种以包为基本传送单位进行传送的全新模式。iSCSI协议是建立在 TCP 层上的，这样就可以利用 TCP 的流量控制、错误处理、重发机制等优点为 iSCSI 提供一个可靠的传输平台，从而避免了如 Ethernet 受到传输距离的限制，而 IP 层又无法保证包有序、可靠的到达等种种缺陷。2.6.1 流量控制在网络传输延迟较大的网络中，由于 iSCSI 是通过 TCP/IP 协议进行网络数据传送的，所以 iSCSI 采用其相同的流量控制机制进行流量控制，与此同时，
根据 lometer 的命令，Dynamo 产生 I/O 操作并记录性能信息，然后返回数据给 Iometer，最后由 lometer 在输出文件中报告结果。Dynamo 是多线程的，每个拷贝都可以模拟多个客户程序所产生的负载，所运行的每个Dynamo的拷贝叫做一个 manager，其中的每个线程叫做一个 worker。对每个 worker 来说，主要有以下参数可以控制:Size: I/O请求大小（KB）；%Write: 读/写请求所占的百分比（%）；%Random:随机/顺序访问所占百分比（%）；Delay:两次突发传输的等待延迟时间（ms）；Brust:一次突发I/O请求的个数（I/Os）。下面是千兆环境下的RC与普通iSCSI的比较（1）平均响应时间。测试设置为：并发进程数为32，访问模式异步，读100%，顺序100%，传输延迟0，突发长度1,测试结果如图 5.3。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 王小娟;高校电视传媒制播网络平台的设计与实现[D];华东师范大学;2012年
本文编号：2751068
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