一种基于协议栈模型的远程镜像系统

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1、第一章绪论第三节本文的工作与结构本文的工作和主要创新点如下：(1)调研远程镜像系统设计的研究现状，面对复杂多变的需求，提出了一种高效可扩展的远程镜像协议栈模型。(2)将两种基于简单异或操作的奇偶校验阵列码引入FEC技术中，并为协议栈的传输层设计了一种hybridARQ／FEC传输协议。(3)讨论现实需求，设计了一种基于上述协议栈模型的远程镜像系统架构。(4)根据上述架构，修改并整合开源代码LVM2、NBD，实现了一个远程镜像原型系统，并使用并行技术对其进行了性能优化。(5)搭建模拟的广域网环境，部署了原型系统，进行实验。实验结果表明新架构及第三层中的复制策略选择对本地中心的性能

2、影响极小。更为重要的是，较之于TCP协议和传统的使用RS编码的FEC协议，第一层中引入的传输协议可以极大的提高网络传输吞吐率。本文的各章节内容组织如下：第一章讨论了远程镜像技术的重要意义，概述了本文工作，简要描述了本文的主要成果——一种高效可扩展的远程镜像协议栈模型。第二章首先介绍了远程镜像和FEC技术的相关工作，为原型系统设计做了理论上的调研；然后简要介绍了开源代码LVM2和NBD，为原型系统实现做了基础性的技术准备。第三章讨论协议栈各层的现实需求，设计了一种基于上述协议栈模型的远程镜像系统架构。第四章为传输层设计一种hybriaARQ／FEC传输协议，并将两种基于简单异或操

3、作的奇偶校验阵列码引入FEC技术。第五章根据上述模型和架构，实现了一个远程镜像原型系统。第六章描述了如何部署实验环境并测试上述原型系统。第七章对全文进行了总结并展望了未来的工作。第二章相关背景知识和技术第一节远程镜像本节分别介绍几种目前在工业界有代表性的远程镜像产品和解决方案，其中包括了IBM、EMC、HP、Veritas等知名厂商。1．IBMGeographicallyDispersedParallelSysplex【11】(GDPS)IBM的GDPS是一个用于容灾的分布式系统。GDPS利用并行Sysplex技术来整合远程镜像技术；其远程镜像技术可以跨越广域网范围(镜像距离最

4、大范围可至100千米以上)，并支持对等远程镜像；其灾难恢复技术可以使灾难恢复时间(I盯O)缩减至分钟级；提供了系统的高可用性和灾难恢复能力。2．EMCSymmetrixRemoteDataFacilitytl2】(SRDF)EMC的SRDF是一个数据备份软件，常用于在线数据备份解决方案。在多站点的容灾技术上，SRDF可以支持多达16个Symmetrix系统之间的完整数据备份；在故障恢复技术上，SRDF系统可以在故障发生后将业务切换至远程站点并提供节点问的数据自动同步功能；在镜像模式上，SRDF能够提供不同类型的工作方式，同步模式确保了系统的高可靠性，而特有的半同步模式则确保在异

5、地备份系统完成同步前，本地存储设备不接受下一次的写操作请求。3．HPStorageWorksEVA【13】HPStorageWorksEVA存储系统利用已有的虚拟化技术，提供一种集高性能、高容量和高可用于一体的虚拟RAID解决方案。HPStorageWorksEVA实现数据容灾功能的核心组件是ContinuousAccessEVA(EVACA)¨4

6、。EVACA是HP开发的一个远程数据备份软件，可以提供同步、异步以及EVA系列产品之间的数据复制。EVACA的设计目标是为数据容灾提供可定制化的服务，协助用户来自定义容灾系统：在功能方面，它在生产中心与备份中心之间完成数据复制，并在

7、灾难事故发生时提供快速、便利切换，它支持阵列的单向、双向复制功能，在阵列产品的支持上提供较完善功能。4．VeritasVolumereplicatort15】VeritasVolumeReplicator是与Veritas自身的VolumeManager整合起来的逻辑卷级别的数据复制解决方案：每当应用程序将数据写入逻辑卷，Volume．6．第二章相关背景知识和技术replicator就按照预定义的复制逻辑将待备份转发到一个或多个远端的备份中心。VeritasVolumereplicator在复制数据方面和本文研究工作有着相似性，均为逻辑卷级别的镜像技术，此类技术有着自身的特点：

8、(1)截获、复制待备份数据的操作在逻辑卷层进行，这样可以对上层应用程序完全透明(即上层应用不用关心底层的复制逻辑)，使得用户配置更加灵活。(2)可以支持存储在裸设备上的应用并确保数据的高度完整性，无需关心存储数据的特定类型，这对无结构化数据的存储意义重大。(3)对于各种类型的IP网均有较好支持。第二节FEC图2．1FEC工作原理m1FEC技术的研究已有很长的历史，其成果被应用于计算机科学中很多领域，特别是存储领域和通讯领域。图2．1描述了FEC的工作方式，它的核心思想可概括为：在发送端将k块