网络存储管理系统模型的设计与实现

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1、第二章存储系统和存储管理系统的发展第二章存储系统和存储管理系统的发展2．1计算机应用类型的发展人们最早应用计算机的原囡是计算机具有高速精准的计算性能，这一时期的丰耍应用类型是在集中式环境中进行计算密集型上作。具有高计算性能的人型机(Mainframe)大多采用多CPU、并行体系结构等技术米提高运算速度，技术研究的热点集中在算法优化、任务迁移、负载平衡和计算并行度等方面。从七十年代开始【11】，产生了分布式环境中的存储密集型应片j，这种应刚以在网络环境r存储和处理大晕信息为主。这种应用类型的使剧范嗣日益扩火，目前已

2、涵兼电子商务、人型CAD设计、图形处理系统、在线事务处理系统、宽带多媒体系统、数据仓库应用系统和网络期刊文献系统等众多领域【1】。这类应用问题与计算密集型问题的不同之处在丁：它不需要很高的计算速度，但是需要大容量高可靠的存储介质，同时还需要一定的网络吞吐角。产生这种应用类型的主要原网有：·个人计算机(PC)和工作站(Workstation)的迅速普及个人计算机和上作站以其优秀的性能价格比赢得了惊人的用户群，其性价比正以每年80％的速度递增。与之相对，大型机性价比的增长速度只有每年20—30％【10】。计算机用户群

3、的目菔牡火，使米自用户的软件需求日益多样化，同时用户的私人数据总量也景不断上涨趋势。潜在地增加了存储的压力。·麻_E}j软什的功能日_}；；I完善可存储对童的十撤图2．11TB存储容量可容纳的信息量随着应州软件中引入了文本、图片、声音和图像等媒体，软件的功能越来越接近人们的口常需要。多媒体信息的引入，极大地增加了存储的压力。从图2．1中可以看出，2第二章存储系统和存储管理系统的发展多媒体数据对存储的需要量是文本数据的105～106倍，能够存放3x108页文档的存储容量只能存放ri00小时的高清晰度电影。【11】·

4、互联网(InterneC)的普及互联网每大都在产生火量的信息，快速的资源共享和信息交流使r．作更为便捷，另～方面，存储备份有效信息的需要也增加了存储的压力。统计数字表明，1994年硬稀的售出总容量为33PB，其中75％用于个人上作站和网络文件服务器【9】，1999年的售出总容量为1，400PB【9】，2002年达到了17，000PB。2．2存储系统的发展面对应用范围如此广泛，叉特别依赖存储和网络的应用类型，网络服务器的性能瓶颈主要体现在两个方面：·存储介质容量不足、可靠性不高：·服务器的数据吞吐量低，不能满足网络

5、上的并发请求。存储系统的发展一直以解决上述两个问题为中心，经历了F面儿个发展阶段。2．2．1传统的网络文件服务器(NetworkFiIeServer)凰凰⋯凰垂网1Ether“e’l10】I；L，00M图2．2传统网络服务器模型传统的网络文件服务器的结构见图2．2。在这种环境下，文件服务器管理每个客户的整个服务过程，所以传统的文件服务器也称作a11一in—one服务器。这种结构的特点是服务器通过IDE／SCSI等I／0总线与存储设各相连，客户机进行数据访问时，数据传送必须通过服务器的内存转储和I／O总线。网络文件

6、服务器在一个很短的时期内解决了对存储容量和数据吞吐最的要求，但随着应用规模的扩大，服务器I／O总线速率日益成为系统瓶颈。这不仅限制了并发请求的响廊速率，严重时还会导致系统崩溃。【2】第二章存储系统和存储管理系统的发展2．2．2附网存储NAS(NetworkAttachedStorage)NAS的设计宗旨是使数据传输脱离服务器I／O总线的控制，其结构如图2．3所示【4】。凰凰⋯凰C11茁nCIientC1i盯^SCSI图2．3附网存储t／AS的模型10M／100ⅢEthernetNAS存储设备是一种仅向客户端提供文

7、件存取服务的精简功能的服务器。NAS设备直接连在LAN上，采用TCP／IP协议与客户端进行直接数据传输，这种数据传送方式也称作第二方传送。NAS结构中的服务器只起到控制管理的作用。【3】NAS的优势体现在【2，4】：·可扩展性：可以在不改变原有网络结构和设备的条件F向局域网挂接多个存储设备·高带宽利用率：多个存储设各可同时向网络传送数据；·响应速度快：这主要是由于网络服务器的资源从管理文件传输中解放了出来；·低价位：冈为对服务器的要求降低，所以大大降低了服务器成本。NAS的最大缺点是传输速率慢且不稳定，这主要是由

8、于普通的LAN不是针对存储应州设计的网络。普通局域网只有IOM／IOOM的速率，而且网络上已有大量计算机，所以网络上剩余的有限带宽不能满足大量数据传输的需要。【3】2．2．3存储局域网SAN(StorageAreaNetwork)SAN产占占自1997年开始进入市场，其设计思想是建立一个存储专用的网络，专¨州丁存储管理和数据交换【3】，SAN的结构如图2．4所示。4第二章