基于iscsi的协议优化及存储技术研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学博士学位论文基于iSCSI的协议优化及存储技术研究博士研究生：韩永指导教师：姚念民教授学位级别：工学博士学科、专业：计算机应用技术所在单位：计算机科学与技术学院论文提交日期：2012年07月论文答辩日期：2013年01月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResearchontheProtocolOptimizationandStorageTechnologiesBasedoniSCSICandidate:HanyongSu

2、pervisor:Prof.YaonianminAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ComputerAppliedTechnologyDateofSubmission:July,2012DateofOralExamination:Jan,2013University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对

3、应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。

4、同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于iSCSI的协议优化及存储技术研究摘要随着数据的爆炸性增长和数据重要性的不断增加，传统的存储体系结构已经不能满足数据存储的需求。SAN存储体系已经被广泛的研究和使用。iSCSI协议融合了SCSI协议和TCP/IP协议，定义了SCSI到TCP/IP的映射。基于iSCSI协议的IPSA

5、N作为一种新兴的网络存储体系，目前已经成为数据存储的重要解决手段。本文是为了提高iSCSI存储系统的性能而展开的，尤其是针对iSCSI协议进行的优化，同时还对系统中相关设备的存储技术和算法进行调整以适应iSCSI存储的特点，使其有机协作，从而提高整个网络存储系统的性能。主要研究内容包括：iSCSI的数据传输瓶颈分析及性能优化、iSCSI虚拟交换机的工作机制和调度算法研究、依附iSCSI存储的NFS服务器中的数据转发问题、针对iSCSI存储通信特点的替换算法研究、iSCSI网络存储体系中由多级Cache结构引发的缓存替换问题。本文的创新之处概述如下：一、在

6、iSCSI存储协议结构中设计K-batch模块，随着命令到达率λ的变化，批量处理参数K做相应的实时调整。该批量处理策略可明显降低命令的平均响应时间，提高iSCSI存储系统性能。二、提出一种iSCSI虚拟交换机的包调度算法FC-WFQ，随着命令到达率以及命令中读写比例的变化，FC-WFQ对各数据流的转发带宽权重做相应的实时调整。三、提出一种依附iSCSI存储的NFS服务器中的CPU时间分配策略。该方案可以为服务器针对iSCSI和NFS两端的服务合理分配CPU时间，从而加速服务器内部的数据流动，提高系统性能。四、提出一种基于局部性定量分析模型的自适应MB-L

7、RFU替换算法。该算法随着访问特征的变化动态调整参数λ。针对多种访问模式，MB-LRFU均可显著提高cache命中率。本文研究了iSCSI网络存储系统中协议优化的方法，如数据访问流程和数据传输协议等，并综合考虑了iSCSI虚拟交换机调度算法，iSCSI存储服务器缓存算法等多个方面的优化技术；同时，本文使用建模分析和实际测试方法对所提优化技术给出理论和实践上的证明。所取得的研究成果可以为iSCSI网络存储系统中存在的问题提供更好的技术支持，在理论和实际应用上均有重要的意义。关键词：iSCSI；SAN；排队模型；虚拟交换机；传递服务器；访问分析模型；缓存分配

8、哈尔滨工程大学博士学位论文AbstractAsdataisgrowingexpl