磁盤陣列在線擴展問題的研究.pdf

1、自從DavidPatterson等人在1988年提出RAID(RedundantArraysofInexpensiveDisks，廉價冗余磁盤陣列)概念以來，RAID技術不斷發(fā)展，并被廣泛應用于當前的大型存儲系統(tǒng)。隨著信息量的爆炸性增長和新的多媒體應用的出現(xiàn)，往往出現(xiàn)磁盤陣列系統(tǒng)存儲能力不足的情況，傳統(tǒng)的采用更換新的磁盤陣列的方式往往導致系統(tǒng)服務的中斷，而且這種方式代價較高。因此要求磁盤陣列系統(tǒng)提供在線擴展磁盤的功能。磁盤陣列系統(tǒng)如何提

2、供高效、快速而又對正常服務影響較小的在線擴展功能，已經(jīng)成為學術界和工業(yè)界研究的重要課題。 本文首先分析了磁盤陣列擴展系統(tǒng)所要達到的目標，然后基于linux平臺，設計并實現(xiàn)了軟件RAID在線擴展系統(tǒng)——expRAID。該系統(tǒng)基于最新版linux內(nèi)核態(tài)程序，在不影響RAID系統(tǒng)正常服務的情況下，提供了在線添加任意數(shù)量磁盤的功能；為了保證RAID固有的容錯能力，expRAID實現(xiàn)了RAID5擴展中降級重構(gòu)的功能。經(jīng)過嚴格的性能和可靠性

3、的測試，本文實現(xiàn)的系統(tǒng)完全能夠滿足當前企業(yè)級應用的需要。 現(xiàn)有RAID擴展產(chǎn)品大都采用平凡方法，即目標RAID保持原RAID數(shù)據(jù)布局方式不變。本文分析了平凡方法的優(yōu)點和不足，并總結(jié)了已有非平凡方法的特點，提出了RAID擴展目標數(shù)據(jù)布局的5條評價標準。根據(jù)標準，本文對“新增空間散布”擴展方法進行了評價，并且提出了另一種高效的磁盤陣列擴展方法——“分區(qū)擴展”方法，運用5條標準對此方法進行了分析與評價。 磁盤陣列擴展系統(tǒng)最核心

4、的問題還是性能問題。目前還沒有發(fā)現(xiàn)對磁盤陣列在線擴展的數(shù)學模型分析方法。本文的另一個工作就是采用建模分析的方法對軟件RAID以及RAID擴展系統(tǒng)的性能進行了評價。本文針對磁盤陣列系統(tǒng)讀寫流程的特點選擇了閉合排隊網(wǎng)絡的建模方法，并采用MVA方法對模型的性能進行了計算。針對RAID擴展問題，本文對普通RAID排隊網(wǎng)絡性能模型進行了推廣，提出了采用多類顧客排隊網(wǎng)絡(MCQN)進行建模的方法，使用多類MVA分析方法進行了理論計算。通過將理論計算