基于嵌入式平台的iSCSI网络RAID的研究与实现
发布时间：2020-08-10 12:32
【摘要】： 伴随着网络技术和计算机技术的飞速发展,全球的数字化浪潮带来了数字信息的爆炸性增长。企业和政府重要部门在信息化的过程中积累了大量的数据,然而作为主要存储设备的磁盘目前已经很难摆脱系统性能的瓶颈,并且基于现在的硬盘技术,大幅度提高磁盘性能已经很有限,硬盘存储在数据安全性上也存在很大问题。RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)是一种由多磁盘构成的数据存储系统,它以现在的硬盘技术为基础,可以提升存储性能和数据的安全性,已经成为存储系统的主流技术。 RAID是网络存储的基础,通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量。通过数据校验,RAID可以提供容错功能,相对硬盘来说具有较高的安全性。然而传统的集中式RAID伴随着容灾性差的主要缺点,为了克服集中式RAID容灾性差的缺点,本文提出了一种网络RAID的解决方案。 本文首先分析和研究了RAID技术,包括RAID的定义、分级和实现方式,重点深入到linux内核中分析软件RAID的实现机制,并针对网络RAID的定义进行了初步探讨。 iSCSI(Internet Small Computer System Interface)是一种利用IP网络进行传输SCSI操作指令和数据的协议。本文下一步对iSCSI协议进行了深入地研究,包括iSCSI工作原理、iSCSI协议各个方面。重点深入到linux内核中分析了基于iSCSI协议的网络RAID的实现原理。 随后本文提出了基于嵌入式平台的iSCSI网路RAID的解决方案,详细全面地介绍了实现解决方案的平台的搭建,包括嵌入式target端平台的搭建和initiator端平台的搭建。 最后作者进行了模拟实验。对比了相同环境下,集中式RAID和网络RAID的性能差别。鉴于网络RAID会受到诸如网络延迟等网络因素的影响,在性能上相对于传统集中式RAID会有一定程度的下降。本文测试并记录了多种不同情况下集中式RAID和网络RAID的性能数据,详细分析了测试数据。实验的目的是分析网络RAID的性能下降程度,得出通过牺牲有限程度的性能来换取更高的容灾性的可行性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
EEEEEEE，‘呀孟二舀‘州尸尸尸~‘曰‘二二吕.砰，，，，，，，，，，，，，，， rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr忿 忿忿，叫‘州.助.尸 尸 CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCrrr翁 翁翁翁 翁翁好 好好 、、只只只只只只只只只只只只只只 只只 只只只 只图2一 3RAID01示意图图2一3中两块硬盘用来存取数据，它们采用的是RAIDO的技术。其他两块硬盘用于镜像数据，用于存放数据两块硬盘被划分为条状并行存取，这样可以获得双倍数据存取的速度，而另两个硬盘同样也是使用条状并行存取的，以确保任意一块磁盘出现了故障，也不会导致数据丢失。由于RAID01也是使用百分之百数据备份的方法，所以它和RAIDI一样只有50%的磁盘利用率。但是鉴于RAD〕01兼顾到了存取速度和数据的安全性，所以这种阵列在网吧、小型企业中使用非常广泛，特别适合大量数据的存取。RAID3[1][5]与RA卫DO在数据存分布方面相似
网络RA刀DI2]通常是建立在多个存储节点上的具有单一的地址空间的存储系统。存储节点之间一般使用高速的网络连接，形成一种分布式的系统，因此也被称为分布式RAID。网络RAID的结构图如图2一6所示:口络几赶OTCPllP旧络班盘n班盘2班盘1图2一6网络RAID结构图网络RAD也就是将物理上分布在不同地点的多个存储节点的磁盘在逻辑上组合为一个RAD子系统。分散在网络中的不同物理地点的存储节点利用正存储协议映射为某个中心地点的网路磁盘，然后在该中心地点把各个网络磁盘通过制作RAID的软件制作为网络RAD〕。网络RAID地址空间是连续单一的，当用户访问网络RAID时，不关心并且也没有必要关心网络RAID的各个组成节点磁盘的具体物理地址，可以对网络RAID进行透明的读写操作。子系统内的所有磁盘都被当作单一的全局虚拟磁盘。当对中心地点的网络RAID进行读写的时候，把读写请求封装成报文通过网络传送到分散在不同地点的存储节点磁盘上，存储节点执行操作后，把相应信息通过网络返回给中心网络RAID。与传统的集中式RAID相比，网络RAn〕有以下几点好处:(1)提供了较高的异地容灾性
第4章iSCSI网络RAID的设计与实现4.1解决方案概述本文设计的网络RAID结构图如图4一1所示，其中target端，它是基于ARM嵌入式开发平台的。它们都通过以太网口连接入网络。石更名轰花更羞盆图4一1网络RAID硬件结构图拉返多舒二target端硬件采用了嵌入式开发平台，采用嵌入式平台的主要原因如下:1.降低成本和低功耗嵌入式微处理器与通用的微处理器的最大不同，就是嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常具有功耗低，体积小，集成度高的特点。因为网络R心D的各个target端，本来功能就比较单一，就是运行iSCSItarget协议栈和磁盘管理的作用，如果使用配置较高的PC机
本文编号：2788081
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333
【图文】：
EEEEEEE，‘呀孟二舀‘州尸尸尸~‘曰‘二二吕.砰，，，，，，，，，，，，，，， rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr忿 忿忿，叫‘州.助.尸 尸 CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCrrr翁 翁翁翁 翁翁好 好好 、、只只只只只只只只只只只只只只 只只 只只只 只图2一 3RAID01示意图图2一3中两块硬盘用来存取数据，它们采用的是RAIDO的技术。其他两块硬盘用于镜像数据，用于存放数据两块硬盘被划分为条状并行存取，这样可以获得双倍数据存取的速度，而另两个硬盘同样也是使用条状并行存取的，以确保任意一块磁盘出现了故障，也不会导致数据丢失。由于RAID01也是使用百分之百数据备份的方法，所以它和RAIDI一样只有50%的磁盘利用率。但是鉴于RAD〕01兼顾到了存取速度和数据的安全性，所以这种阵列在网吧、小型企业中使用非常广泛，特别适合大量数据的存取。RAID3[1][5]与RA卫DO在数据存分布方面相似
网络RA刀DI2]通常是建立在多个存储节点上的具有单一的地址空间的存储系统。存储节点之间一般使用高速的网络连接，形成一种分布式的系统，因此也被称为分布式RAID。网络RAID的结构图如图2一6所示:口络几赶OTCPllP旧络班盘n班盘2班盘1图2一6网络RAID结构图网络RAD也就是将物理上分布在不同地点的多个存储节点的磁盘在逻辑上组合为一个RAD子系统。分散在网络中的不同物理地点的存储节点利用正存储协议映射为某个中心地点的网路磁盘，然后在该中心地点把各个网络磁盘通过制作RAID的软件制作为网络RAD〕。网络RAID地址空间是连续单一的，当用户访问网络RAID时，不关心并且也没有必要关心网络RAID的各个组成节点磁盘的具体物理地址，可以对网络RAID进行透明的读写操作。子系统内的所有磁盘都被当作单一的全局虚拟磁盘。当对中心地点的网络RAID进行读写的时候，把读写请求封装成报文通过网络传送到分散在不同地点的存储节点磁盘上，存储节点执行操作后，把相应信息通过网络返回给中心网络RAID。与传统的集中式RAID相比，网络RAn〕有以下几点好处:(1)提供了较高的异地容灾性
第4章iSCSI网络RAID的设计与实现4.1解决方案概述本文设计的网络RAID结构图如图4一1所示，其中target端，它是基于ARM嵌入式开发平台的。它们都通过以太网口连接入网络。石更名轰花更羞盆图4一1网络RAID硬件结构图拉返多舒二target端硬件采用了嵌入式开发平台，采用嵌入式平台的主要原因如下:1.降低成本和低功耗嵌入式微处理器与通用的微处理器的最大不同，就是嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常具有功耗低，体积小，集成度高的特点。因为网络R心D的各个target端，本来功能就比较单一，就是运行iSCSItarget协议栈和磁盘管理的作用，如果使用配置较高的PC机
【引证文献】
相关硕士学位论文 前3条
1 耿秀军;RAID控制卡PCI扩展ROM的设计与实现[D];电子科技大学;2011年
2 裴健;多通道数据采集存储与通道校正[D];南京理工大学;2010年
3 丁文;基于IP-SAN的智能固态缓存网络存储系统的研究[D];南京林业大学;2012年
本文编号：2788081
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