基于InfiniBand的网络存储系统结构与卷分配策略研究
发布时间：2022-02-21 08:27
面对网络化环境下数据快速增长与存储容量的急剧膨胀,存储系统的I/O（输入/输出,Input/Output）性能成为衡量外存储系统的主要指标。由于InfiniBand（无限带宽,简称IB）具有高带宽、低延迟的优点,被广泛应用于高性能计算节点的互联网络,如果将该网络连接拓展到存储系统中,一方面可以显著提高存储系统的I/O性能,另一方面便于将计算节点间的网络和存储网络统一起来,给集群系统的管理提供了极大的方便。本文基于此目的,主要研究InfiniBand网络存储系统结构与存储卷的分配策略。研究内容如下:网络存储系统结构方面,基于SRP（SCSI RDMA Protocol）协议,将InfiniBand体系映射到SCSI体系,概括出InfiniBand存储网络的I/O路径,利用通信队列对、内核旁路技术、远程直接存取技术设计了一个基于InfiniBand的存储系统目标模拟器。实验表明,远程主机通过InfiniBand网络连接访问目标器存储卷的I/O带宽比通过光纤通道连接或千兆以太网连接的I/O带宽高得多,甚至比主机本地磁盘访问的I/O带宽高5倍。研究还得出了目标器I/O带宽利用率受RAID卡带宽...
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 网络存储概述
1.3.1 直接依附存储（Direct Attached Storage, DAS）
1.3.2 网络附属存储（Network Attached Storage，NAS）
1.3.3 存储区域网络（Storage Area Network, SAN）
1.4 论文的主要研究内容
第2章 基于InfiniBand 的存储目标器系统结构
2.1 引言
2.2 InfiniBand 简介
2.3 InfiniBand 存储系统I/O 路径
2.3.1 SCSI 体系结构映射
2.3.2 存储系统I/O 路径
2.4 InfiniBand 存储通信管理
2.4.1 发现SRP 目标器端口
2.4.2 建立连接
2.4.3 释放连接
2.4.4 数据写出与读入操作
2.5 目标器设计原理
2.5.1 通信队列对
2.5.2 RDMA 旁路技术和多任务并发处理
2.5.3 SCSI Target 映射
2.6 目标模拟器实现
2.6.1 目标器工作流程
2.6.2 RDMA 读写命令处理
2.7 小结
第3章 基于GUID 动态映射的授权访问算法与屏蔽策略
3.1 授权访问与屏蔽概念
3.2 授权访问主要实现方式
3.3 GUID 动态映射实现LUN 授权访问与屏蔽
3.3.1 InfiniBand GUID
3.3.2 逻辑卷的授权分配与屏蔽
3.3.3 配置管理软件
3.4 系统性能评价
3.5 小结
第4章 IB-SAN 卷共享策略研究
4.1 SAN 中的数据共享问题
4.2 主要的解决方案
4.2.1 分布式
4.2.2 集中式
4.3 存储共享管理器
4.3.1 设备映射算法
4.3.2 I/O 响应过程
4.3.3 共享管理功能模块
4.3.4 系统性能评测
4.4 小结
第5章 系统实验与结果分析
5.1 Iometer
5.2 实验环境
5.3 实验结果分析
5.3.1 实验一
5.3.2 实验二
5.4 下一步改进方案
5.4.1 存储系统硬件组成
5.4.2 改进方案
5.5 小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]桥梁连续型控制颤振理论研究[J]. 徐家云,刘科,常英,王雄江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[2]InfiniBand统一数据中心[J]. 冰原. 每周电脑报. 2006(26)
[3]网络存储环境下基于RADIUS的DH-CHAP方案[J]. 刘祥涛. 计算机应用. 2006(02)
[4]RAID中零拷贝技术研究[J]. 刘瑞芳,万继光,谭志虎. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[5]一种高可扩展存储网络系统TH-MSNS的研究与实现[J]. 舒继武,薛巍,李必刚,郑纬民. 计算机学报. 2005(03)
[6]Design and Implementation of a Fibre Channel Target Driver Supporting SCSI[J]. 吴昊,舒继武,温冬婵,郑纬民. Tsinghua Science and Technology. 2005(01)
[7]Design and Implementation of a Storage Virtualization System Based on SCSI Target Simulator in SAN[J]. 李必刚,舒继武,郑纬民. Tsinghua Science and Technology. 2005(01)
[8]SAN存储系统的I/O路径控制与管理[J]. 付长冬,舒继武,吴昊,沈美明. 小型微型计算机系统. 2004(05)
[9]一种基于SAN共享存储的自适应存储系统的设计及实现[J]. 何统洲,王国强. 高等函授学报(自然科学版). 2004(02)
[10]SAN互联新技术——InfiniBand[J]. 谢长生,李书成. 计算机工程. 2003(20)
本文编号：3636878
【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 网络存储概述
1.3.1 直接依附存储（Direct Attached Storage, DAS）
1.3.2 网络附属存储（Network Attached Storage，NAS）
1.3.3 存储区域网络（Storage Area Network, SAN）
1.4 论文的主要研究内容
第2章 基于InfiniBand 的存储目标器系统结构
2.1 引言
2.2 InfiniBand 简介
2.3 InfiniBand 存储系统I/O 路径
2.3.1 SCSI 体系结构映射
2.3.2 存储系统I/O 路径
2.4 InfiniBand 存储通信管理
2.4.1 发现SRP 目标器端口
2.4.2 建立连接
2.4.3 释放连接
2.4.4 数据写出与读入操作
2.5 目标器设计原理
2.5.1 通信队列对
2.5.2 RDMA 旁路技术和多任务并发处理
2.5.3 SCSI Target 映射
2.6 目标模拟器实现
2.6.1 目标器工作流程
2.6.2 RDMA 读写命令处理
2.7 小结
第3章 基于GUID 动态映射的授权访问算法与屏蔽策略
3.1 授权访问与屏蔽概念
3.2 授权访问主要实现方式
3.3 GUID 动态映射实现LUN 授权访问与屏蔽
3.3.1 InfiniBand GUID
3.3.2 逻辑卷的授权分配与屏蔽
3.3.3 配置管理软件
3.4 系统性能评价
3.5 小结
第4章 IB-SAN 卷共享策略研究
4.1 SAN 中的数据共享问题
4.2 主要的解决方案
4.2.1 分布式
4.2.2 集中式
4.3 存储共享管理器
4.3.1 设备映射算法
4.3.2 I/O 响应过程
4.3.3 共享管理功能模块
4.3.4 系统性能评测
4.4 小结
第5章 系统实验与结果分析
5.1 Iometer
5.2 实验环境
5.3 实验结果分析
5.3.1 实验一
5.3.2 实验二
5.4 下一步改进方案
5.4.1 存储系统硬件组成
5.4.2 改进方案
5.5 小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]桥梁连续型控制颤振理论研究[J]. 徐家云,刘科,常英,王雄江. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[2]InfiniBand统一数据中心[J]. 冰原. 每周电脑报. 2006(26)
[3]网络存储环境下基于RADIUS的DH-CHAP方案[J]. 刘祥涛. 计算机应用. 2006(02)
[4]RAID中零拷贝技术研究[J]. 刘瑞芳,万继光,谭志虎. 华中科技大学学报(自然科学版). 2005(S1)
[5]一种高可扩展存储网络系统TH-MSNS的研究与实现[J]. 舒继武,薛巍,李必刚,郑纬民. 计算机学报. 2005(03)
[6]Design and Implementation of a Fibre Channel Target Driver Supporting SCSI[J]. 吴昊,舒继武,温冬婵,郑纬民. Tsinghua Science and Technology. 2005(01)
[7]Design and Implementation of a Storage Virtualization System Based on SCSI Target Simulator in SAN[J]. 李必刚,舒继武,郑纬民. Tsinghua Science and Technology. 2005(01)
[8]SAN存储系统的I/O路径控制与管理[J]. 付长冬,舒继武,吴昊,沈美明. 小型微型计算机系统. 2004(05)
[9]一种基于SAN共享存储的自适应存储系统的设计及实现[J]. 何统洲,王国强. 高等函授学报(自然科学版). 2004(02)
[10]SAN互联新技术——InfiniBand[J]. 谢长生,李书成. 计算机工程. 2003(20)
本文编号：3636878
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