磁盘阵列系统结构及性能评价

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1、华中理工大学博士学位论文摘要+、附算机外存储系统是影响计算机系统速度提高的“瓶颈”。虽然存储系统结构研究取得了一定的进展，但离彻底解决这一“瓶颈”问题仍有一定的距离。因此，对存储系统结构仍需作进一步研究。磁盘阵列作为一种并行存储设备，己成为目前发展快速、海量存储器的主要方向，对它的系统结构和实施方案进行研究就显得格外重要。丫本文从存储系统的系统结构、操作系统的选择、调度策略、性能评测等方面，对磁盘阵列结构进行了深入的研究，主要内容包括：磁盘阵列结构的理论分析及其实现。＼√首先，通过对存储系统结构分析，总结出其发展规律，即最火程度地提高它的独立性、实时性、并行性、

2、可扩展性和可维护性，并以此作为指导原则始终贯彻于磁盘阵列结构的研究：F作中。其次，研究了磁盘阵列的系统结构。探讨了磁盘阵列的两种结构：软阵列结构和独立阵列结构，指出独立结构阵列因不占用主机资源而具有更好的性能。详细研究了磁盘阵列的配置问题，提出用吞吐率作为衡量性能指标的性能价格比模型，并指出系统性能的“瓶颈”在于磁盘适配器和磁赢驱动器本身，为磁盘阵列的扩展提供了依据。分析了磁盘阵列的Buffer系统设置，并研究了多线}#和多处理机技术对提高磁赭阵列井行性的影晌。提山了采州实时操作系统作为提高磁盘阵列实时性和并行性的方案。分析了实时操作系统的任务调度模型，在此基础

3、上，建立了磁甜阵列的实时__[作模型。分析了磁盘阵列系统cp请求依赖关系产生的原冈，并提出磁盘阵列多队列实时I／O调度算法。分析了实日寸操作系统任务调度机制对I／0任务的影响，且提出以Linux操作系统实时化提高磁盘阵列性能的基本思咯。实现了基于UNIX应用层、UNIX核心层、Linux核心层、实时操作系统pSOS+的磁盘阵列系统。它是我国首次具有自主版权的磁盘阵列控制软件。通过对其性能的测试和分祈，证明采用此软件的磁盘阵列已达到了国外同类产品的水平。最后．提出了以应用相关模型为基础的磁盘阵列性能测试工具。通过对存储系统现有评价方法的研究，指出评价磁盘阵列的性能

4、必须在一定的应用环境中。应用相关模型，指在磁盘阵列与应用之矧建立对应关系，对应不同级别的阵列，产生不同的测试负载j>一’。。．妻?埔储系统结‰磁盘鳓虮实时上作删㈡耐“o调度算、法’赫慊节件性能评价+本文的研究工作受到国家自然科学基金(69503003)和国防预研项目(96J16．22JW0520)资助华中理．X-大学博士学位论文ABSTRACT+ComputerstoragesystemhasbeenthebottleneckofcomputersystemResearchonstoragesystemarchitecturehasbeeninprogress，

5、butthereisstillalongwaytogoAsakindofparallelstoragesystem，RAID(RedundantArrayofIndependentDisks)hasbeenthemainstreamtodevelophighspeed，massstoragesystem．So，itisveryimportanttostudythearchitectureandimplementationplanofRAID．Inthisdissertation，thearchitectureofRAIDisstudiedindetailfrom

6、thestoragesystemarchitecture，choiceofoperatingsystem，schedulestrategy,performanceevaluationeta1．ThemaincontentincludesthetheoryanalysisandimplementationplanofRAIDarchitecture．Firstly,throughtheanalysisonarchitectureofstoragesystem，thedevelopingruleisconcludedItistoimproveitsindepende

7、ncy,real—timefeature，parallelism，scalability,maintainability,anditisusedasinstructrulesinthestudyofarchitectureofRAIDSecondly,theRAIDarchitectureisstudiedRAIDhastwom'chitectures，softRAIDandindependentRAID．TheindependentRAIDhashigherperformancefornotusingtheresourceofthehost。Theconfig

8、urationprobl