磁盘阵列在线重建与RAID5扩容的设计与实现

发布时间：2021-04-24 00:45

　　随着信息化的推进,需要存储的信息量呈爆炸式增长,存储系统的规模日趋庞大,可靠性和可扩展性便成为衡量存储系统总体性能的两大重要因素。而磁盘阵列作为构建大规模存储系统的基本单元,如何有效地提高其容错和恢复能力,如何在线快速扩充容量成为新的研究热点。在分析已有重建算法和工作负载特性的基础上,设计并实现了基于热点优先的重建优化算法（Popularity-Based Reconstruction Optimization algorithm,PRO）。该算法的核心思想是优先重建被用户频繁访问的数据区域,尽可能地减少磁头移动带来的开销以缩短用户响应时间和重建时间。除此以外,在阵列重建完成前,对落到替换盘已重建数据块的读请求进行重定向;减少对已重建过的数据块反复的重构写,进一步有效地提高了系统的可靠性。测试结果表明:采用了PRO的重建算法比未采用PRO的重建算法,重建过程中用户响应时间和重建时间都有提高。实验发现,在Linux操作系统上实现的PRO更适用于优化读写请求混合且小请求占主导的联机事务处理系统（OTLP）应用。在原有的磁盘阵列控制软件基础上,按照命令执行的顺序指导设计并实现了RAID5级别... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 磁盘阵列技术及其发展
    1.3 磁盘阵列的数据恢复机制与扩容技术
        1.3.1 磁盘阵列的数据恢复机制
        1.3.2 磁盘阵列的扩容技术
    1.4 本文的内容和组织
2 磁盘阵列系统体系结构与软件平台
    2.1 磁盘阵列体系结构
        2.1.1 磁盘阵列的硬件体系结构
        2.1.2 系统软件平台
    2.2 磁盘阵列软件系统
        2.2.1 Linux 操作系统的块I/O 层
        2.2.2 阵列软件层次结构
        2.2.3 I/O 处理流程
    2.3 本章小结
3 基于热点优先的重建算法的设计与实现
    3.1 PRO 的设计
        3.1.1 PRO 的原理
        3.1.2 PRO 实现的问题
    3.2 PRO 算法的实现及改进
        3.2.1 算法的实现
        3.2.2 算法的改进
        3.2.3 算法的主要结构与函数
    3.3 本章小结
4 磁盘阵列在线扩容的设计与实现
    4.1 磁盘阵列在线扩容的设计
    4.2 RAID5 在线扩容的实现
        4.2.1 在线扩容的实现
        4.2.2 与正常I/O 的冲突解决
        4.2.3 算法的主要结构与函数
    4.3 本章小结
5 性能测试与分析
    5.1 测试环境
    5.2 PRO 测试结果及分析
        5.2.1 不同磁盘个数性能测试
        5.2.2 不同分块大小性能测试
    5.3 本章小结
全文总结
致谢
参考文献



本文编号：3156353