磁盘阵列节能技术研究与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文磁盘阵列节能技术研究与实现姓名：李海东中请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：陈俭喜20090525摘要本文受国家自然科学基金（60873028）资助ThisworkwassupportedbytheNationalScienceFoundationofChinaNo.60873028现在社会每年都产生巨大的信息量，由此产生了巨大的存储空间需求，使得存储设备消耗越来越多的能量。磁盘阵列以英良好的性能和可靠性在存储设备屮占据了重耍的位置。然而，磁盘阵列同时也带來非常高的能量消耗。在

2、磁盘阵列的诸多级别中，RAID5性能较高，又能容忍一块磁盘的故障，I大I此是应用相当广泛的一种。依据RAID5系统的特点，提出一种基于I/O重定向的节能算法（IORE）。该算法将读写请求分别考虑，当节能模式开启时，把对已关闭磁盘的读请求分发到其他处丁•活跃状态的磁盘，通过校验计算得出需耍的数据，并返回请求，把对已关闭磁盘的写请求缓存到Cache«P,Cache的使用率达到某个阈值时，优先将非关闭状态磁盘的写请求的数据块刷到磁盘上；当节能模式关闭后，把缓存中的数据块全部刷新到磁盘后再服务新的请求。同时，系统运行过

3、程中动态的对平均请求响应时间进行采样，判定节能模式带来的损失，采用逐步递增的窗口轮转的方式，增强了算法的稳定性和可靠性。为了验证上述针对RAID的节能算法的有效性，基于Linux系统卜•的软件RAID,开发设计了一个原型系统。对实现的节能模块进行了功能性测试和性能测试，并对测试结果进行了分析。测试结果表明，设计达到了预期的目标。关键词：能效；磁盘阵列；缓存；重定向AbstractNowadays,agreatamountofinformationisgeneratedamongsocietyactivities

4、everysingleyear・Itmakessuchagreatrequirementforstoragecapacitythatthestoragesystemsconsumemoreandmoreenergy.RAID(RedundantlyAndIndependentDisks)isgoodatitsperformanceandreliability,soitiswidelyusedinindustry.However,theRAIDsystemsconsumeaconsiderableamountof

5、poweratthesametime.AmongdifferentlevelsofRAIDsystem,RAID5leveliswidelyusedasitisrelativelygoodatitsperformanceanditcantolerantonediskfailure.BasedonthecharacteristicofRAID5level,weproposalanI/ORedirection-basedEnergy-efficientalgorithm,calledasIORE.The,readr

6、equestsandwriterequestsareconsideredseparatelyinourIORE.Readrequeststowardsthediskthathasbeenshutdownaretransferredtodiskswhichareinactivemodes.Aftercomputingparity,therequestdataisobtainedandthebiorequestisreturned.Whenthepower-efficientmodeistunedon,writer

7、equestsarecachedinanewcachelevel.Datablocksnotlocatedindiskthathasbeenshutdownareflushedtodisksasaprioritywhentheutilizationofthecachereachescertainpoint.Assoonasitisturnedoff,thedatablocksinthenewcachewillimmediatelybeflushedtodisks.Thenthenewrequestswillbe

8、served.Thedegreeofperformancelostisjudgedaccordingtotheaverageresponsetimeofrequestswhichisdynamicallymeasuredatrunningtime.Inordertoimprovethereliabilityandstabilityofthesystem,arequestwindowro