网络光盘库的应用性能研究
发布时间：2020-07-16 05:13
【摘要】： 数字化信息的爆炸性增长使得人们需要对海量数据进行可靠的存储与有效的利用。网络光盘库作为层次化海量存储中的一种准在线存储设备,在科研、生产等广泛领域中具有非常重要的应用价值,提高其应用性能是改善超大容量存储仪器实际应用的关键。 本文在深入研究网络光盘库基本模型的基础上,对影响网络光盘库应用性能的因素进行深入的研究分析,探索提高传输性能的途径和方法,为网络光盘库的实际应用提供了坚实的理论和实验基础。论文主要内容包括: 首先,研究了网络光盘库的用户访问请求到达的特点,建立了具有不同优先权的用户排队模型。在深入研究用户访问行为之间逻辑联系的基础上,构建了具有时效性和重复性的“主动限制多访问模型”,为提高网络光盘库的应用性能提供了新的模型基础。 其次,论文分析了网络光盘库的Cache与磁盘中的Cache区别,为网络光盘库建立了在不同的访问负载条件下的Cache替换算法。研究表明,通过建立有效的负载处理机制,可以减少对光盘库的操作次数,提高网络光盘库存取速度,从而改善海量存储系统性能。 第三,论文针对网络光盘库的实际应用环境,利用线性神经网络方法对网络光盘库的应用性能进行了分析;结合网络光盘库的应用特点,建立了网络光盘库的对等系统模型。分析表明,通过建立对等系统模型,网络光盘库不仅能够降低系统的响应时间,还可以提高系统的吞吐量,有效降低系统的访问负载。 最后,论文在上述研究的基础上,利用附网存储的模块化方法,设计并实现了网络光盘库的软硬件模块结构,并在此基础上,结合本文的研究内容对网络光盘库的实际性能进行了实验评测。测试结果表明:在实际的应用中,采用新处理机制的网络光盘库有很高的应用性能。这种通过对用户访问行为进行有效处理的机制,为超大容量数据存储仪器的网络化应用提供了一种新的方案,使网络光盘库具有高性能、高可用性、可扩展、易管理等特点。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP333
【图文】：
图 1-2 通常情况下的海量存储系统层次存储体系2 网络光盘库在传统的海量存储系统中，其层次结构分为三层：在线（on-line）、ar-line）和离线（off-line）；随着网络技术的发展，越来越多的存储设便地用于海量存储系统中，特别是拥有大容量、高可靠性的三级存储在 2004 年，清华大学光盘国家工程研究中心研究的网络光盘库使得传存储层次体系发生了改变。如图 1-3 所示，采用了网络光盘库的海量存系包含了四个层次结构，分别是在线、准在线、近线和离线。网络光盘库既有在线存储设备的快速访问速度，也有离线存储设备的构，它是一种介于在线设备和近线设备之间的准在线存储设备。在上面的层次存储体系下，这种将常用数据通过总线从光盘库中转移冲区作为准在线数据保存的方案，与将同样数据通过网络迁移到 SCS作为在线数据存储的方案相比，前者可以在提供相近的性能前提下，存储系统中网络的数据迁移量，大幅度节省网络带宽。另外，海量存
图 1-3 海量存储系统应用网络光盘库的层次存储结构1.3 国内外研究进展1.3.1 海量存储系统的研究在海量存储系统的研究领域，过去的研究大部分集中在对关系型数据存储应用的研究上，侧重于解决存储系统的小数据量并发访问、访问的可靠性、及时性等问题[26,27]，而对侧重要求可扩展性和低单位容量存储成本的非关系型科研数据海量存储系统研究则相对较少。对于后者来说，由于数据量的巨大以及受到成本的限制，近线存储设备常常成为非关系型海量存储系统中的重要存储设备，研究并提高它的性能成为此类海量存储系统设计的关键问题。在近线存储设备应用于海量存储系统中的研究中，海量存储系统的设计[9,12通常采用由在线数据、近线数据和离线数据组成的层次存储体系[23,28]。海量存储系统采用层次存储体系的优点在于可以在降低单位存储容量成本的同时，也使存储系统保持较好的系统性能。这个领域的研究主要集中在建立层次存储体系的通用存储模型[24,29]、研究层次存储体系中的数据分布[30,31,32]和调度策略[33,34
与网络用户进行数据。网络接口使得整个系统从一个离线系统变成了一个真正的准在线系统。它的基本结构如图2-1 所示。图 2-1 网络光盘库的基本结构网络光盘库是一种新型网络存储设备，是国家重点基础研究发展规划项目（973）“新型超高密度、超快速光信息存储与处理的基础研究”的子课题“快速并行数据存储处理研究”的一项成果。网络光盘库的最大特点就是它作为一个独立的存储设备，在引入磁盘做缓存后，使得其存取性能大大提高。与光盘库这种传统的近线存储设备相比，网络光盘库可视为一个准在线存储设备，它既有近线存储设备的大容量特点，又有在线存储设备的快速响应特点。同时，网络光盘库又是一个网络存储设备，它并不是作为一个存储外设在离线状态下，与某个用户进行数据交换传输，而是作为一个存储设备在 Internet上，与多个用户进行数据交换传输。从理论上构建网络光盘库的体系结构是以前研究的重点，这是本论文工作的基础。本论文的工作是将网络光盘库置于实际的网络环境下，考察研究它的
本文编号：2757570
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP333
【图文】：
图 1-2 通常情况下的海量存储系统层次存储体系2 网络光盘库在传统的海量存储系统中，其层次结构分为三层：在线（on-line）、ar-line）和离线（off-line）；随着网络技术的发展，越来越多的存储设便地用于海量存储系统中，特别是拥有大容量、高可靠性的三级存储在 2004 年，清华大学光盘国家工程研究中心研究的网络光盘库使得传存储层次体系发生了改变。如图 1-3 所示，采用了网络光盘库的海量存系包含了四个层次结构，分别是在线、准在线、近线和离线。网络光盘库既有在线存储设备的快速访问速度，也有离线存储设备的构，它是一种介于在线设备和近线设备之间的准在线存储设备。在上面的层次存储体系下，这种将常用数据通过总线从光盘库中转移冲区作为准在线数据保存的方案，与将同样数据通过网络迁移到 SCS作为在线数据存储的方案相比，前者可以在提供相近的性能前提下，存储系统中网络的数据迁移量，大幅度节省网络带宽。另外，海量存
图 1-3 海量存储系统应用网络光盘库的层次存储结构1.3 国内外研究进展1.3.1 海量存储系统的研究在海量存储系统的研究领域，过去的研究大部分集中在对关系型数据存储应用的研究上，侧重于解决存储系统的小数据量并发访问、访问的可靠性、及时性等问题[26,27]，而对侧重要求可扩展性和低单位容量存储成本的非关系型科研数据海量存储系统研究则相对较少。对于后者来说，由于数据量的巨大以及受到成本的限制，近线存储设备常常成为非关系型海量存储系统中的重要存储设备，研究并提高它的性能成为此类海量存储系统设计的关键问题。在近线存储设备应用于海量存储系统中的研究中，海量存储系统的设计[9,12通常采用由在线数据、近线数据和离线数据组成的层次存储体系[23,28]。海量存储系统采用层次存储体系的优点在于可以在降低单位存储容量成本的同时，也使存储系统保持较好的系统性能。这个领域的研究主要集中在建立层次存储体系的通用存储模型[24,29]、研究层次存储体系中的数据分布[30,31,32]和调度策略[33,34
与网络用户进行数据。网络接口使得整个系统从一个离线系统变成了一个真正的准在线系统。它的基本结构如图2-1 所示。图 2-1 网络光盘库的基本结构网络光盘库是一种新型网络存储设备，是国家重点基础研究发展规划项目（973）“新型超高密度、超快速光信息存储与处理的基础研究”的子课题“快速并行数据存储处理研究”的一项成果。网络光盘库的最大特点就是它作为一个独立的存储设备，在引入磁盘做缓存后，使得其存取性能大大提高。与光盘库这种传统的近线存储设备相比，网络光盘库可视为一个准在线存储设备，它既有近线存储设备的大容量特点，又有在线存储设备的快速响应特点。同时，网络光盘库又是一个网络存储设备，它并不是作为一个存储外设在离线状态下，与某个用户进行数据交换传输，而是作为一个存储设备在 Internet上，与多个用户进行数据交换传输。从理论上构建网络光盘库的体系结构是以前研究的重点，这是本论文工作的基础。本论文的工作是将网络光盘库置于实际的网络环境下，考察研究它的
【引证文献】
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本文编号：2757570
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