混合存储系统高效快照技术研究

发布时间：2017-07-05 16:29

  本文关键词：混合存储系统高效快照技术研究

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【摘要】：传统数据保护技术通常基于HDD实现,并未针对新兴SSD进行优化,因此严重影响了SSD的实际存储性能。为了充分利用SSD的性能优势与HDD的容量优势,本文设计实现了基于SSD/HDD混合存储结构的高效备份系统。通过平行存储结构模型,SSD与HDD被分别部署在应用系统与备份系统中,并行工作满足不同的存储需求。SSD用于应用数据I/O操作的高效执行,HDD用于应用历史操作的高容量备份。应用系统与备份系统相互独立,通过备份缓存中的同步机制进行操作协调,能够充分利用SSD的性能优势与HDD的容量优势。系统间的操作同步机制基于令牌算法实现,应用系统消耗令牌而备份系统产生令牌,当令牌被耗尽时,应用系统被阻塞直至备份操作完成,从而实现二者之间操作的同步。由于SSD的性能远远高于HDD,为了平衡应用系统与备份系统之间的性能,本文设计了SSD与HDD的比例部署的模型,通过HDD阵列提高备份系统的存储系统,降低备份操作对应用系统的影响。此外,为了实现灵活的数据备份,本文设计了镜像快照与带元数据链接指针的CDP等备份方案,并设计了对应的HDD磁盘数据布局及调度算法,以提高系统的备份效率与数据恢复效率。本文最后基于RAID环境构建了实际系统,并通过IOmeter、标准TRACE等负载对系统的可靠性与性能进行测试。实验结果显示,本文系统具有良好的工作可靠性,在满负载情况下性能抖动基本维持在15%以内,同时同步机制有效实现了应用系统与备份系统间的操作协调,保障了数据间的一致性。而性能测试显示,本文系统的平均IOPS为传统备份方案的2倍以上,拥有明显的性能优势。
【关键词】：混合存储系统 固态硬盘 机械硬盘 数据快照 数据恢复
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333;TP309
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1. 存储架构10-12
• 1.2.2. 数据保护12-14
• 1.3 本章总结14-15
• 1.4 本文结构15-16
• 第2章 相关技术分析16-22
• 2.1 存储技术16-19
• 2.1.1. 机械硬盘16-17
• 2.1.2. 固态硬盘17-18
• 2.1.3. 存储结构18-19
• 2.2 数据保护技术19-21
• 2.2.1. 镜像快照19-20
• 2.2.2. 连续数据保护20-21
• 2.3 本章总结21-22
• 第3章 架构设计22-34
• 3.1 总体架构22-24
• 3.2 存储架构24-29
• 3.2.1 存储模型24-25
• 3.2.2 SSD/HDD比例设置25-26
• 3.2.3 HDD组织结构26-29
• 3.3 快照方案29-33
• 3.3.1 非连续数据保护的快照29-31
• 3.3.2 连续数据保护的快照31-33
• 3.4 本章总结33-34
• 第4章 算法设计34-44
• 4.1 备份生成34-39
• 4.1.1 快照生成流程34-37
• 4.1.2 操作同步机制37-39
• 4.2 HDD数据布局与调度39-41
• 4.3 数据恢复41-43
• 4.4 本章总结43-44
• 第5章 实现与实验44-55
• 5.1 实验环境44
• 5.1.1 硬件环境44
• 5.1.2 软件环境44
• 5.2 系统实现44-46
• 5.3 测试实验46-54
• 5.3.1 可靠性测试46-49
• 5.3.2 备份性能测试49-52
• 5.3.3 恢复性能测试52-54
• 5.4 本章总结54-55
• 总结55-56
• 参考文献56-59
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王超;李战怀;张小芳;侯利曼;;基于数据差异的连续数据保护恢复算法[J];计算机学报;2013年11期

2 冯登国;张敏;李昊;;大数据安全与隐私保护[J];计算机学报;2014年01期

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本文编号：522775