磁盤陣列在線擴(kuò)展問題的研究.pdf

1、自從DavidPatterson等人在1988年提出RAID(RedundantArraysofInexpensiveDisks，廉價(jià)冗余磁盤陣列)概念以來(lái)，RAID技術(shù)不斷發(fā)展，并被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的大型存儲(chǔ)系統(tǒng)。隨著信息量的爆炸性增長(zhǎng)和新的多媒體應(yīng)用的出現(xiàn)，往往出現(xiàn)磁盤陣列系統(tǒng)存儲(chǔ)能力不足的情況，傳統(tǒng)的采用更換新的磁盤陣列的方式往往導(dǎo)致系統(tǒng)服務(wù)的中斷，而且這種方式代價(jià)較高。因此要求磁盤陣列系統(tǒng)提供在線擴(kuò)展磁盤的功能。磁盤陣列系統(tǒng)如何提

2、供高效、快速而又對(duì)正常服務(wù)影響較小的在線擴(kuò)展功能，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界研究的重要課題。 本文首先分析了磁盤陣列擴(kuò)展系統(tǒng)所要達(dá)到的目標(biāo)，然后基于linux平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了軟件RAID在線擴(kuò)展系統(tǒng)——expRAID。該系統(tǒng)基于最新版linux內(nèi)核態(tài)程序，在不影響RAID系統(tǒng)正常服務(wù)的情況下，提供了在線添加任意數(shù)量磁盤的功能；為了保證RAID固有的容錯(cuò)能力，expRAID實(shí)現(xiàn)了RAID5擴(kuò)展中降級(jí)重構(gòu)的功能。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的性能和可靠性

3、的測(cè)試，本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)完全能夠滿足當(dāng)前企業(yè)級(jí)應(yīng)用的需要。 現(xiàn)有RAID擴(kuò)展產(chǎn)品大都采用平凡方法，即目標(biāo)RAID保持原RAID數(shù)據(jù)布局方式不變。本文分析了平凡方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，并總結(jié)了已有非平凡方法的特點(diǎn)，提出了RAID擴(kuò)展目標(biāo)數(shù)據(jù)布局的5條評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)“新增空間散布”擴(kuò)展方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并且提出了另一種高效的磁盤陣列擴(kuò)展方法——“分區(qū)擴(kuò)展”方法，運(yùn)用5條標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此方法進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。 磁盤陣列擴(kuò)展系統(tǒng)最核心

4、的問題還是性能問題。目前還沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)磁盤陣列在線擴(kuò)展的數(shù)學(xué)模型分析方法。本文的另一個(gè)工作就是采用建模分析的方法對(duì)軟件RAID以及RAID擴(kuò)展系統(tǒng)的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。本文針對(duì)磁盤陣列系統(tǒng)讀寫流程的特點(diǎn)選擇了閉合排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)的建模方法，并采用MVA方法對(duì)模型的性能進(jìn)行了計(jì)算。針對(duì)RAID擴(kuò)展問題，本文對(duì)普通RAID排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)性能模型進(jìn)行了推廣，提出了采用多類顧客排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)(MCQN)進(jìn)行建模的方法，使用多類MVA分析方法進(jìn)行了理論計(jì)算。通過(guò)將理論計(jì)算