连续数据存储中面向RAID5的写操作优化设计

针对连续数据存储应用,如视频监控、连续数据保护(CDP)、虚拟磁带库(VTL)等,提出一种面向RAID5的写操作优化方法:首先进行基于区间映射(area mapping)的地址转换(AT),把非连续的I/O请求虚拟地址转换为连续的物理地址,以实现对磁盘阵列的连续写;然后,在缓冲区内保存应用程序发出的写数据块,并构造一个与RAID5的完整条带长度相等的对齐数据块,对齐数据块在RAID5上恰好占满整个条带,再发送给RAID5,以实现对RAID5的完全写.这样写入的数据块恰好占满RAID5的整个条带,不仅避免了因生成校验数据而产生重构写、读改写等额外I/O开销,而且数据块的连续写入有效降低了磁头的寻道时间,提高了RAID5的吞吐能力.实验表明,该写优化方法在有限降低RAID5读性能的同时,可大幅提高RAID5的写性能,在80%连续的负载下,使RAID5的数据传输率接近其最大值.在连续数据存储中该方法同样适用于RAID4和RAID6.

基于RAID-5结构的校验位扩展算法研究

在数据拆分的磁盘阵列中,数据如何在扩展时重新分布是一个值得研究的问题,尤其在海量存储的服务器中需要选择很好的扩展方法以减少扩展过程中的开销,避免服务的停顿。以往的研究工作都集中于数据块在扩展中的重新分布算法,并假设没有校验位的存在,没有考虑冗余信息在扩展中如何重新分布。文中给出了一种在基于RAID 5结构的扩展中校验位的扩展方法。

利用DCMT来解决RAID5的小写问题

在盘阵中 ,RAID 5利用校验信息来提高数据的可靠性。由于要维护校验信息 ,带来了小写问题 ,影响了系统的整体性能。本文在AFRAID方法的基础上 ,提出了一种基于动态缓存标志表(DCMT)的提高RAID 5性能的方法。该方法在保证RAID 5磁盘数据特征的前提下 ,用较小的代价就可以大大缩短响应时间 ,提高系统整体性能。

基于SATA接口的RAID5编解码器芯片实现

设计了一个基于SATA接口的RAID5编解码控制器芯片,采用左对称奇偶校验技术,支持1个磁盘失效情况下的数据恢复。包括数据编码解码、校验生成、校验重建、SATA控制器接口和ARM接口等;支持3～8路独立通道的磁盘阵列和3.0Gb/s的高速SATA数据传输,最大磁盘存储利用率达87.5%。采用TSMC0.13μm工艺流片,芯片逻辑部分规模约6.8万门,可应用于各种存储管理系统。

一种基于捎带回收的瓦记录Raid5写顺序化方法

瓦记录技术(SMR)采用部分叠加相邻磁道的方式增大磁盘碟片的面密度,其磁道相互叠加,使得瓦记录磁盘无法进行原地更新,是因为直接更新某一磁道上的数据可能会覆盖掉相邻磁道上的有效数据,导致瓦记录磁盘的非顺序写需要引入额外的写放大开销。对于由瓦记录磁盘组成的Raid5来说,在非顺序写场景下,最终落盘的IO也是非顺序的,因此单盘性能下降,会极大地影响瓦记录Raid5的非顺序写性能。针对瓦记录Raid5非顺序写性能低的问题,提出了一种基于捎带回收的瓦记录Raid5。该方法改进了传统Raid5的小写过程,在小写读的时候捎带读取附近的可被回收的数据或校验,通过将落盘写IO日志化,实现了落盘写IO的顺序化,避免了瓦记录磁盘的写放大开销。系统维护了地址映射表等元数据,在重构时只需对应用访问过的条带进行读写和计算,这减少了重构时需要读写的数据量。测试显示,在某些非顺序写场景下,写带宽超过了以Bcache作为缓存的MD Raid5。从计算结果看,重构时的读写开销相比普通磁盘组建的MD Raid5也有明显减小。

RAID5数据重组及过程研究

组成Raid5的所有硬盘中,如果有两块同时出现故障,即无法通过Raid5的容错功能来自动重组数据。本文首先介绍了RAID5组成原理,然后阐明了RAID5在两块或两块以上的硬盘出现故障时数据重组思路,最后结合具体案例给出了NTFS分区下RAID5数据重组的方法及过程。

基于RAID 5的Ilas数据的备份与恢复

介绍了RAID 5的存储原理和特性,结合Ilas数据文件的特点,给出了一种在RAID 5存储方式下Ilas数据的备份与恢复方法.

RAID5结构剖析及其数据恢复策略研究

RAID5是被广泛应用的一种数据保护方案,RAID5的结构剖析以及利用RAID5的结构特点重构曾经遭受破坏的RAID5,就显得尤为重要。由浅入深,阐述了RAID5的基本原理,剖析了RAID5的各种可能的结构,最后深入研究了Windows下RAID5数据恢复的策略。

LSF:一种面向S-RAID 5的能量管理算法

S-RAID 5是一种适于顺序数据访问的节能磁盘阵列,为了提高其性能并保持节能效率,提出一种能量管理算法:逻辑空间预测法(LSF),该算法对S-RAID 5的I/O请求地址进行动态聚类分析,以获得I/O请求在逻辑地址空间内的分布区,然后求出各分布区的动态特性,并结合S-RAID 5的特殊数据布局,预测磁盘的工作状态并根据预测状态调度磁盘.实验表明,在节能效果相当的情况下,与典型算法TPM、Markov相比,LSF可有效消除SRAID 5的响应时间延迟.

异构磁盘阵列RAID5结构数据布局研究

由于应用需求的快速发展以及网络存储系统的出现,因此异构磁盘阵列的变得越来越常见。RAID5由于较高的性能和可靠性以及较低的代价,是应用最为广泛的RAID结构。目前对异构磁盘阵列RAID5结构的研究,重点主要放在充分利磁盘存储空间以及对性能的定性研究。论文提出了一种异构磁盘阵列RAID5结构数据布局优化方法,该方法充分考虑异构磁盘的相对容量和性能,以及校验单元的散布对RAID5小数据写性能的影响,可以生成负载均匀分布或接近均匀分布的布局。仿真实验结果表明,对于多用户小数据访问模式,优化布局的性能明显优于简单RAID5布局,且具有更高的伸缩性。

基于RAID-5的SATA磁盘阵列控制芯片设计

设计了一个基于RAID-5接口的多通道SATA磁盘阵列控制芯片。该芯片提供一个点到点的高速数据传输的接口,包括RAID-5接口控制器、SATA控制器以及ARM接口等,并具有多种传输模式,支持8路独立通道的磁盘阵列。该设计解决了SATA和RAID-5之间的高效协同处理问题,减少了多个磁盘阵列数据存取过程中处理器的参与程度,节约了处理器的资源,同时使RAID-5编解码器仅需使用最少的内存空间来存放中间数据,大大提高了RAID-5的并行处理能力和效率,充分发挥了RAID-5和SATA相结合的优势,其最高突发数据传输速率可达3 Gb/s。采用TSMC 0.13μm工艺流片,芯片数字部分规模约86万门,可应用于各种存储管理系统。

基于Intel 80321的RAID5系统性能优化

结合磁盘存储阵列的应用,实现了基于Intel 80321 I/O处理器的RAID系统。该文利用了I/O处理器应用加速单元的硬件特性,在软件方面用高效读、写高速缓存的管理策略,实现了RAID5系统性能的优化,实际运行结果表明,该性能优化能达到预期效果。

基于多模式Markov模型的RAID-5系统性能分析

廉价磁盘阵列系统在分布式计算领域得到了广泛的应用,因此仿真廉价磁盘阵列系统的效果是非常必要的。应用马尔科夫模型研究了第五级廉价磁盘阵列的性能。考虑到此系统不能用一个单一的队列模型充分建模,提出了四模式来为其建模。通过Q+仿真软件包对分析模型进行了仿真验证。从马尔科夫模型获得的结果非常接近于Q+仿真结果。另外,还提供几组仿真结果论证了磁盘数量和响应时间之间的关系。仿真结果显示提出的模型是有效的。

基于RAID5的磁盘阵列Cache的研究与实现

通过对RAID5结构的研究，发现磁盘阵列Cache能减少I/O子系统的写响应时间， 可将多个小的写转换为大的写，从而减少冗余写的次数。最后给出作者在参与RAID5控制器 的研制工作中对磁盘阵列Cache的实现方法。

基于备份的RAID5在线重构框架

为解决国内外现有RAID5在线重构研究一直未解决的重负载持续访问下RAID5重构性能急剧恶化的问题，提出了利用外部存放的备份数据来加速RAID5在线重构的思想，构建了基于备份的RAID5在线重构框架。此框架利用备份系统所提供的恢复带宽将处于最近一次备份时间点的版本数据整合至spare盘，然后利用RAID5所提供的重构带宽将自最近一次备份时间点之后的已修改数据重构至spare盘。测试结果表明，该框架相对于现有重构方法显著改善了RAID5的重构性能和服务性能。

一种基于LVM和软件RAID5的文件存储改进方案

存储虚拟化技术在方便服务器存储管理的同时存在一些弊端,将所有文件存于单个逻辑卷中可能会造成磁盘空间浪费或影响大文件的读写性能,将文件分类存储于多个逻辑卷会涉及存储空间的划分,由于逻辑卷不支持在线缩小文件系统,为某个逻辑卷分配过多空间亦会造成磁盘的浪费。针对上述情况,提出了一种基于LVM和软件RAID5的服务器文件存储改进方案,并设计了相应的算法。算法可对文件进行分类存储于多个逻辑卷,加入一个共享逻辑卷,若文件写入的逻辑卷满足约定使用率条件则将文件迁移至共享逻辑卷中创建或写入,避免过度预分配造成的浪费。对方案的实现进行了仿真实验,结果表明:分类存储可以提高大文件的读性能和存储利用率,方案在文件迁移情况下对小文件写操作的响应时间影响较小。

浅析RAID5小写问题的改进方案

在RAID Level为RAID5的盘阵中,为保持校验信息与数据的一致性、有效性和可恢复性,当一个stripe中的部分数据改动后,必须同时改动校验信息。由于要维护校验信息,带来了小写问题,影响了系统的整体性能。本文讨论了改进RAID5小写问题的典型方法:校验日志法。

一种基于RAID5的Disk Cache的实现

介绍了一种基于RAID5的DiskCache的实现。在对磁盘阵列Cache的实现过程中,使用了组相联映射、LRU替换算法等比较成熟的技术,在Cache回写策略上采用write back方式,从而提高了写磁盘速度,减少冗余写盘操作。另外通过对校验组加锁,有效地防止了同一校验组里多个块同时降级而导致的数据不一致现象。

UNIX下RAID 5技术的改进实现

RAID (RedundantArrayofInexpensiveDisks)是一种流行的改善系统I/O性能和可靠性的技术 ,通过此技术构成的磁盘阵列有不同的级别 ,几乎包含了可能改进系统I/O性能和可靠性的所有方面。本文描述如何在核心中实现RAID技术 ,给用户提供一个高可靠。

RAID5磁盘阵列数据恢复

当只有一块磁盘损坏时,RAID5磁盘阵列能通过其它正常运行的磁盘进行异或运算换算出故障磁盘的数据信息,从而保证磁盘阵列存贮信息的完整。通过研究RAID5结构和数据重组的规律,发现两个以上磁盘同时出现故障或RAID卡失效,也可以恢复故障磁盘阵列的数据。本文尝试了将RAID5故障磁盘阵列中的磁盘分别制作为磁盘镜像文件,对有故障的磁盘镜像文件进行数据恢复后,按照数据重组原理将这些磁盘镜像文件重组为RAID5镜像盘,成功恢复了图书馆文献管理服务器RAID5故障磁盘阵列中的数据。