基于逻辑卷的分级存储系统设计与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文基于逻辑卷的分级存储系统设计与实现姓名：陈洁申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：曹强2011-01-13华中科技大硕士学位论文摘要随着信息技术的飞速发展，数据呈爆炸式增长，高效存储数据给大规模存储系统的设计、建设和运行带来了巨大的挑战。在大规模存储系统中，各种计算、传输和存储设备无论在性能上还是在可靠性等特性上都存在很大物理差异；同时，实际业务负载对于存储设备的数据存取也并不均匀，在空间和时间上存在很大差异。如果将数据全部存储在高性能设备上是不现实也是不明智的。分级存储概念的提出有效地解决了这个问题，它能

2、对数据存取负载进行有效监控，并能够根据负载和应用需求按照不同存储资源特性进行优化配置。通过分析文件级数据迁移机制的不足，设计了一种基于逻辑卷的分级存储系统，其能够根据逻辑卷的实时热度自动分配相应的存储资源，从整体上提高了系统数据存储效率。首先介绍了分级存储系统的应用环境，讨论了系统实现过程中涉及的关键技术，分析了基于用户访问频度和存储设备性能的分级存储系统所引发的相关问题。其次，对原型系统进行设计和实现，构建了由客户端、管理器和存储资源代理三个部分组成的系统架构,每个部分都包含多个模块，其中用户需求监控模块、存储虚拟化模块和数据迁移模块是核

3、心。用户需求监控模块通过对逻辑卷访问热度的监控，实现了基于用户访问频度的分级存储；存储虚拟化模块通过对存储设备按性能分级实现了对异构资源的统一；数据迁移模块实现了数据在不同性能的存储设备上的迁移，该系统不仅支持在线迁移，保证了前台应用的不中断，而且还可以对迁移速率进行控制，从而有效地提高了用户的访问性能。最后，通过实验验证了该系统所具有的部分功能，对系统的访问性能进行了评测，并分析了数据迁移对用户访问性能的影响。同时，实验数据表明通过对数据迁移速率进行控制，可以提高10%-40%的前台应用吞吐量。关键词：海量数据存储，分级存储，负载均衡，存

4、储虚拟化，数据迁移I华中科技大硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology，datagrowsexplosively,howtostoremassivedataefficientlytakesgreatchallengetothedesign、constructionandrunningforlarge-scalestoragesystem.Inlarge-scalestoragesystems,thevariouscomputing、transmissionand

5、storagedeviceshaveverybigdifferenceinphysicalcharacteristics;Atthesametime,theaccessspecificationsofthestoragedevicesfortheactualapplicationsarenotuniform,theyvaryintimeandspace,it’snotwisetostoreallthedatainhighperformancedevices.Thepresentofhierarchicalstoragecansolvethe

6、aboveproblemsproperly,itcanefficientlymonitorthedataaccessspecifications,accordingtowhichitwilloptimizetheconfigurationofstorageresourceswithheterogeneouscharacteristics.Byanalyzingtheshortcomingsofthefile-leveldatamigrationmechanisms,wedesignedavolume-basedhierarchicalsto

7、ragemanagementsystem,itcanautomaticallyassignthestorageresourcesaccordingtothedataaccessspecificationsofthelogicvolumes,thusenhancetheoverallefficiencyofthestoragesystem.Wefirstintroducedtheapplicableenvironmentofhierarchicalstoragesystem,discussedthekeytechnologiesforimpl

8、ementingthesystem,analyzedtheissuesrelatedtorealizingtheaccessspecificationsandstoragedev