磁盤陣列級節(jié)能技術的研究與實現(xiàn)

【摘要】：在過去的幾十年中,并行I/O系統(tǒng)被廣泛應用于科研和商業(yè)領域。大規(guī)模存儲系統(tǒng)在提供海量存儲空間和高速訪問速度的同時也帶來了大量的能耗,增加了數(shù)據(jù)中心的成本。大多數(shù)已有的節(jié)能技術通過在合適的條件下關閉一部分磁盤來降低能耗,但沒有考慮這種方式對系統(tǒng)的可靠性和性能的影響。 通過對現(xiàn)有節(jié)能技術研究,在級別為10的冗余磁盤陣列的基礎上提出了一種使用小容量冗余磁盤陣列作為寫緩存的節(jié)能陣列。系統(tǒng)將鏡像磁盤陣列中的每個主盤保留一部分存儲空間組成一個小的磁盤陣列作為寫緩存,而將鏡像磁盤全部設置成低能耗狀態(tài)以達到節(jié)能的目的。為了提高寫請求的處理速度,寫緩存采用日志寫的方式。在鏡像盤處于低能耗狀態(tài)時,以冗余陣列的方式組織緩存能夠保證系統(tǒng)的可靠性。從主盤中保留出來的空間很小,不會降低數(shù)據(jù)的存儲空間。 節(jié)能陣列在企業(yè)級iSCSI目標器的底層增加一個節(jié)能模塊,使用Linux內核態(tài)磁盤陣列軟件來組織磁盤數(shù)據(jù)。節(jié)能模塊主要包括請求處理,磁盤控制和倒盤三個模塊。請求處理模塊負責接收上層數(shù)據(jù),判斷數(shù)據(jù)存儲的位置然后將數(shù)據(jù)發(fā)往合適的位置。磁盤控制模塊根據(jù)條件轉換磁盤狀態(tài);倒盤模塊在緩存空間達到閾值時將緩存中的數(shù)據(jù)寫入的數(shù)據(jù)盤和鏡像中盤。 通過基準測試工具和trace驅動的負載測試,驗證了節(jié)能整列在寫負載比較集中時能耗比Linux內的磁盤陣列軟件要小50%,而性能與之相當。通過理論分析和測試可以看出,實現(xiàn)的節(jié)能陣列在寫請求比較多的環(huán)境中節(jié)能效果明顯。 【關鍵詞】：存儲 磁盤陣列 節(jié)能 可靠性
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 磁盤陣列簡介9-10
• 1.3 國內外現(xiàn)狀10-12
• 1.4 研究目的和內容組織12-14
• 2 存儲系統(tǒng)節(jié)能技術14-24
• 2.1 較早的陣列級別節(jié)能技術14-18
• 2.2 陣列級節(jié)能前沿技術18-23
• 2.3 小結23-24
• 3 系統(tǒng)設計與關鍵技術24-35
• 3.1 系統(tǒng)組織結構24-27
• 3.2 軟件模塊27-29
• 3.3 關鍵技術29-34
• 3.4 小結34-35
• 4 節(jié)能系統(tǒng)的實現(xiàn)35-44
• 4.1 重要的數(shù)據(jù)結構35-37
• 4.3 節(jié)能陣列寫操作37-40
• 4.4 節(jié)能陣列讀操作40-42
• 4.5 節(jié)能陣列倒盤42-43
• 4.6 小結43-44
• 5 系統(tǒng)測試與分析44-54
• 5.1 測試環(huán)境44-46
• 5.2 工作負載46-47
• 5.3 測試結果與分析47-53
• 5.4 小結53-54
• 6 全文總結54-56
• 6.1 總結54-55
• 6.2 研究展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-60

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