RAID控制器APoRC軟件架構研究.pdf

1、現(xiàn)在的企業(yè)和個人越來越多的依賴于存儲在計算機系統(tǒng)的信息。盡管現(xiàn)在的磁盤驅動器的平均失效等待時間（MTTF）值越來越高，磁盤的性能大大的提高，但是，存儲需求在以巨大的速度增加，一個足夠大的存儲集合仍然在遭受著頻繁的故障問題。更糟糕的是，從備份的磁帶等系統(tǒng)完全恢復一個大型的存儲系統(tǒng)需要數(shù)個小時甚至數(shù)天或數(shù)月，這就使得系統(tǒng)故障恢復的代價變得非常昂貴。
　　 針對現(xiàn)有的技術發(fā)展，磁盤陣列異步恢復路徑(Asynchronous Path

2、of Recovery Code，APoRC)軟件架構主要是從如何將主代碼路徑與恢復路徑區(qū)分進行探討和研究，致力于給用戶提供一個通用的軟件架構，并能夠根據(jù)不同的負載特征動態(tài)調整系統(tǒng)的性能。
　　 以往的研究側重于提供允許快速原型和評價冗余磁盤陣列架構，到目前為止，RAID的軟件架構并沒有太大的改變，在性能調整及通用性方面還有很大的缺陷。在保障RAID的軟件架構通用性的前提下，提出了種基于異步返回機制的軟件架構，將目前的RAID核

3、心部分改進為優(yōu)化和執(zhí)行兩個組件，這兩個組件之間采用了異步返回機制，這在傳統(tǒng)架構是中無法實現(xiàn)的，在這種異步架構下可以對系統(tǒng)動態(tài)配置，從而使得系統(tǒng)和故障處理的靈活性得到提升。
　　 陣列軟件架構中的緩存對整個存儲系統(tǒng)的性能也起著非常至關重要的角色。緩存在讀/寫操作存在并行性問題，同時，在局部性上面也有很多的缺陷。過去的研究在解決這些問題的時候，在一方面比較好，那么在另一方面就比較差，要么時間局部性得到了加強，但是空間局部性就減弱了，

4、要么空間局得到部性加強，但是時間局部性就減弱了。在APoRC中提出了一種雙重cache機制，將讀寫cache分開設計，這樣能使得用戶的讀/寫請求并行執(zhí)行，并將讀cache又分為兩級，靠近用戶的一級采用較小的數(shù)據(jù)塊為單位，并且采用組相聯(lián)的映射方案，同時采用HASH算法作為其搜索算法，這樣的設計可以提高緩存系統(tǒng)的時間局部性?？拷鎯Φ亩壊糠植捎幂^大的數(shù)據(jù)塊為單位，采用全相聯(lián)的映射方案，這樣可以增大緩存系統(tǒng)的空間局部性。與此同時，通過對讀c

5、ache部分進行建模，通過理論分析確定了預留部分與動態(tài)部分合理的比例。通過這些設計，提升了系統(tǒng)性能。
　　 故障處理是磁盤陣列性能的源泉。APoRC新架構是基于不同路徑恢復的，故障處理以及導盤在新架構下主要集中的重構處理策略上。在重構策略中引入了生成矩陣和校驗矩陣的概念，將RAID的分條通過生成矩陣表示，利用了生成矩陣的概念進行矩陣化操作，然后通過生成矩陣本身的屬性進行簡化，從而提高系統(tǒng)的重構性能。并利用矩陣運算的性質以及偽逆運