排队论在计算机存储系统性能中的应用和分析

I/O响应时间是衡量存储系统性能的重要指标。本文基于使用光纤通道磁盘阵列构建的存储区域网环境,利用排队论分析了不同预取策略对磁盘阵列I/O响应时间的影响,提出改进存储系统性能的方法。

纠删码存储系统中基于网络计算的高效故障重建方法

目前分布式存储系统的规模越来越大,不论存储设备是磁盘还是固态盘,系统都始终面临着数据丢失的风险.传统分布式存储系统大多采用基于三副本的高可靠性技术,但为了追求较低的存储开销,大量系统正在转向基于纠删码的可靠性方法.但是在纠删码方案下,重建故障数据需要读取多个存储设备,这将导致大量的网络传输和存储I/O操作,增大系统恢复开销.为了能够在不损失其他性能的同时降低恢复开销,利用软件定义网络(software defined networking, SDN)技术,提出一种基于网络计算的高效故障重建方案——网络流水线(in-network pipeline, INP),其中SDN控制器利用网络的全局拓扑信息构造重建树,系统依据重建树进行数据传输,并在交换机上完成部分计算,减少向后传输的网络流量,从而消除网络瓶颈,提升恢复性能.测试评估了不同网络带宽下INP的恢复效率.实验结果表明:与传统的纠删码系统相比,INP总是能大幅减少网络流量,并且在一定带宽条件下,能够接近正常读的时间开销.

访问控制技术在SSL VPN系统中的应用

采用了NAP和NAC的核心思想,设计了SSLVPN客户端安全状态检测系统,用于确保SSLVPN客户端的安全性.检测系统通过对客户端的防火墙、反病毒软件和系统补丁的检测来保护其不受病毒、恶意代码的侵害和黑客的攻击.在SSLVPN服务器设计了访问控制系统用于控制不同客户端的接入请求,控制的依据是VPN客户端安全状态检测的结果,对客户端访问控制进一步增强了SSLVPN系统的安全性能.

基于对象存储系统的动态负载均衡算法

负载均衡是大规模基于对象存储系统必须要考虑的重要问题。本文为此以系统总响应时间为代价函数,以对象被访问频率为依据,建立了一种将对象复制与对象迁移统一在内的动态负载均衡模型,并充分利用存储设备的智能实现系统的动态负载均衡。仿真结果表明,在存在大量热点访问和对象分布不均匀的情况下,启用对象复制和对象迁移的负载均衡算法能最大程度地减少系统的平均总响应时间。

网络存储系统中I/O请求响应时间的研究

网络存储技术从很多方面改善了传统基于主机的存储系统的不足 ,但由于在数据存储和处理之间增加了网络 ,对整个I/O请求过程产生很大的影响 ,使得I/O性能难以准确地估计 通过对两种常用的网络存储系统———NAS和SAN的基本存储过程进行分析 ,提出了针对网络存储系统中I/O响应时间的性能评估模型 通过实验 ,发现这个模型在很大程度上能够对存储网络的性能进行评价 结果表明存储网络的性能不光和存储设备以及网络设备的物理性质有关 ,还和具体的负载状况密切联系 另一方面 ,FC(光纤通道 )对负载状况的依赖性远远小于TCP/IP网络 ,就I/O响应速度而言 ,FC有更好的性能 .

一种高可用对象存储系统的数据组织研究

通过对现有不同存储系统的容错能力进行认真分析,提出了一种新的高可用对象存储系统架构HAOSS(High Availability Object Storage System)。HAOSS系统分两层:上层存储的对象采用在多个设备之间的数据备份的方式来实现高可靠性,多个备份能够同时对外提供服务,保证系统的高性能,但是磁盘利用率比较低。下层采用RAID5,RAID6以及RAID_Blaum等不同的容错编码来实现多盘容错功能,磁盘利用率较高,但是由于编码越来越复杂,容错编码需要大量的计算,性能受到很大的影响。在数据组织上,新对象和热点对象放上层,这样大部分请求都能够在上层命中,从而保证系统的性能。下层主要用来放不常用的数据,磁盘利用率比较高。在1000Mbps以太网环境下对HAOSS性能进行了测试,结果表明,HAOSS顺序读写性能都比较好,最大可以达到104MB/s,达到1000Mb以太网的理论最大物理带宽。

一种基于信息物理集成的光盘自动标识系统

光盘能够进行可靠、低成本地离线长期数据存储,当对保存的海量数据进行查询时,需要能够快速逻辑定位到查询结果,并且能够确定所属光盘的物理位置,进行数据读取。这要求光盘在信息及物理世界中拥有唯一的标识,从而方便、可信地统一管理海量数据。本文设计一种批量光盘自动标识系统,它集成普通商用的刻录机、打印机和摄像头,实现批量光盘的自动化物理标签打印和逻辑标识刻录。考虑到每个部件都具有内部独立的时序控制、特定的存取接口。本研究设计并开发了定制化机械结构,以及全局软件调度机制,统一协调物理和逻辑控制。实验结果表明,单套系统能够一次连续地标识200张光盘,平均每张2 min。

使用聚集IO传输的方法提高网络存储系统的性能

网络存储技术为存储系统提供了更高的扩展性、可用性以及更好的灵活性,并且已经广泛应用到各种领域.但小IO严重影响网络存储系统的性能,现有的一些方法缺少理论模型.通过排队理论建立聚集IO传输的数学模型,然后在典型的IP网络存储(NAS)系统中,分别在NAS存储设备和客户两端设计了聚集模块,称之为CFS(chunkfilesystem),实现双向聚集IO.最后对CFS进行了实验,结果和理论分析基本吻合,说明聚集IO传输能够改善网络存储整体性能.

一种集群多媒体存储系统的研究与设计

随着网络上多媒体数据的爆炸性增长和集群技术的快速发展,设计并实现了一个基于PC集群的高性能集群多媒体存储系统(clustermultimediastoragesystem,CMSS)·CMSS系统采用高自治、自维护的集群策略,提高了系统的并行性和可扩展性;采用逻辑元数据管理技术,即实现了单一名字空间,又避免了单点失效;采用服务器数据备份技术,即提高了系统的数据安全性,也解决了服务器之间的负载平衡·在详细介绍了CMSS系统设计方案的同时,进行了相应的实验测试和性能分析·

基于GFS的数字视频存储系统的研究

为满足当前对数字视频存储子系统的需求,通过分析全局文件系统(GFS)的体系结构和特性,提出了构建一个基于GFS文件系统的SAN的策略和实施,并将其作为视频服务器的存储子系统进行了性能测试。测试表明,该存储子系统提高了存储资源的共享性和总体性能,可以满足视频服务器大容量、高性能的存储要求。

海量存储系统中基于BUFFER的虚拟存储池的构造

网络磁盘阵列通过实行命令与数据的分离极大地提高了系统的吞吐能力和服务器的平均响应速度 .本文基于原有的网络磁盘阵列的研究成果 ,采用虚拟技术 ,在服务器端构造了一个虚拟存储池 ,使得构成虚拟存储池的多台异构接口的物理存储设备 (这里为网络磁盘阵列 )可以通过其网络通道并行传输数据 ,实现扩容和增速同步 ,文件集中管理与数据分布存储 。

一种高性能对象存储系统

当大量用户并行访问对象存储设备(OSD)时,OSD可能成为限制系统性能的瓶颈。该文提出一种基于网络磁盘阵列的对象存储系统,网络磁盘阵列包括外设和网络2个通道,可直接与客户端进行数据传输。该系统具有基于对象存储系统的特点,且系统容量可扩展性和整体性能较高。

基于对象的进化存储系统研究

存储管理的成本目前已经超过了硬件成本。本文给出了一种新的存储结构,其中包含了自动化管理的功能以简化存储管理。进化存储系统的概念是指实现动态平衡和优化的基于磁盘的存储,其失效部件将会被热备份部件立即更换(物理进化),其数据布局和分布会根据新部件的特性进行自动重组(逻辑进化)。同时,我们还描述了称为SMAR的实现分散进化存储系统的目标和可行技术方案,包括自安全、自维护、自适应、自恢复和自测试。我们认为进化存储系统应该是基于对象的,通过智能存储设备达到更好的可用性和可维护性。

NAS集群中单一系统映像的关键技术

NAS(NetworkAttachedStorage)和SAN(StorageAreaNetwork)是目前数据存储领域的主流技术,但都存在缺陷。介绍了构建NAS集群的设想和动向,并就其单一系统映像的关键技术进行了探讨。

基于共享存储的双机高可用系统的设计与实现

本文提出了一种以服务组为监测对象的基于共享存储的双机高可用系统。文中首先简要分析了高可用系统的特点及双机系统可用度定量分析方法,然后详细介绍了本系统设计的基本原则及具体实现,最后分析了该系统的性能并提出了改进方向。

对象存储系统中对象查找及标识符分配管理策略

对象存储系统是一种新的网络存储体系结构,它结合了存储区域网SAN的高性能和网络附加存储NAS的跨平台的优点.对象存储系统的对象查找的快慢直接影响系统的性能.针对对象存储系统的对象查找是通过对象ID找到对象Onode.分析研究了对象文件系统中的对象查找策略及对象号分配策略,提出元数据服务器与对象设备协同管理对象ID,采用连续的对象号分配策略改进对象存储系统的对象查找方法,提高了对象存储系统的对象查找速度.

逻辑进化存储系统的数据分布

针对现有存储系统不能很好的动态适应工作负载变化情况,本文提出了逻辑进化存储系统的概念,由此设计了一种适合不同磁盘阵列(RAID)之间动态转换的数据分布策略.根据这种策略推导出RAID在同步工作负载情况下的平均响应时间公式,计算出不同RAID级别在各种工作负载情况下的转换门限.为了提供最佳的服务特性,本文还提出根据数据访问的特征自动调节条带单元大小(SUS:StripeUnitSize)的策略,并推导出磁盘阵列在不同工作负载情况下的最优SUS.最后,通过大量的实验验证了本文的分析结果.

基于FPGA的对象存储控制器的关键技术

研究了对象存储控制器的关键技术.基于交换式片内总线,使用NiosⅡ处理器,设计了高速对象存储控制器;基于可编程片上系统技术,用硬件描述语言实现光纤通道底层协议;基于实时操作系统,在软件层实现面向对象存储协议.以循环冗余校验算法的优化与8 bit/10 bit编码游程值计算的优化为例,描述了通过逻辑优化得到更高频率和提高系统性能的方法,并通过软件仿真分析了优化结果.仿真结果表明,优化后的算法逻辑正确且性能大大提高.

基于对象存储系统的服务质量框架研究

简要介绍了基于对象存储系统的框架结构,并分析了系统的特点。在结合网络QoS和存储QoS的基础上,讨论了整个系统的QoS要求。针对这些要求,提出基于对象存储系统的QoS框架,分别在对象属性、OSD命令和OSD设备上得以实现。

下一代互联网存储集群系统的设计与实现

针对以IPv6为主要特征的下一代互联网的需求,本文介绍了将基于对象的分布式文件系统Lustre由仅支持IPv4改进为同时支持IPv4与IPv6双协议栈的设计原则与实现,并测试比较了Lustre在IPv6与IPv4环境下的性能。其中的设计原则是通过分析Linux系统的IP协议栈得到的,因此同样适用于其他期望使用Linux的Socket接口实现支持双协议栈的网络程序。