基于ipsan的海量存储技术的研究与实现

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1、西北工业大学博士学位论文基于IP-SAN的海量存储技术的研究与实现姓名：郑炜申请学位级别：博士专业：计算机软件与理论指导教师：胡正国20070501摘要随着企业信息爆炸性增长，对存储容量和可靠性的要求越来越高，存储技术得到广泛关注，特别是网络存储技术的研究已成为存储行业的热点。IP．SAN以其相对低廉的价格和高效的性能，成为当前网络存储关键技术之一。本文的研究课题来源于两个具体开发项目，第一个是西北工业大学计算机学院与国外某大型IT企业(世界500强企业之一)的一个合作项目“基于存储区域网络的海量数据的研究”。该项目的基本目标是实现跨平台的海量数据备份管理系统。第二个是西北工业大学软件学院

2、和国内大型航空航天研究所的合作项目“基于存储网的异构数据库整合系统”。该项目主要是解决数据孤岛问题，消除数据重复，实现对唯一数据源的多维应用系统。本文是作者对在上述两个课题中研究工作和取得研究成果的总结。主要研究在基于IP—sAN技术下解决海量存储问题所遇到的一些问题，其中包括海量存储的备份容灾问题，IP-SAN系统的安全问题，SAN的资源管理调度算法，海量数据的数据分解及其异构数据的集成问题；并在解决这些问题的基础上实现了相关的两个具体的基于IP．SAN的应用系统。本文的创新之处概述如下：一、提出了基于集群技术的SAN系统结构实现了两层的透明性功能：第一，用户对存储设备的透明性访问；第二

3、，调度器的具体实现对用户的透明。给出了用户访问存储设备的具体步骤，描述了基于集群技术的SAN体系结构的优势。二、提出并实现了基于拟序的关联备份任务模型及其调度算法在关联备份任务模型中，某些处于等待状态的备份任务因为被等待的事件没有到来，使得所有备份任务的执行结束时间被推后。为了解决这一问题，本文提出了基于拟序的关联备份任务模型，并实现了具体调度算法，从数学模型上验证其符合拟序关系，给出相应的数学推导和证明表示其完备性和正确性。另外，通过对具体实验结果进行分析研究，表明这种基于拟序的关联备份任务模型能够有效提高系统效率。三、提出并实现了基于信息隐藏的安全IP．SAN系统模型通过对m-SAN系

4、统及其现有安全机制的分析研究，提出了基于信息隐藏的安全m·sAN系统模型。介绍了信息隐藏技术的核心思想及特点，分析了信息隐藏技术相对与传统加密技术的优势，在此基础上，对信息隐藏和信息还原的具体算法进行了详细描述，并引入信息熵的概念作为度量标准，得出本文设计的基于信息隐藏的IP·SAN系统具有较高的安全性能。另外，探讨了增强D．SAN系统安全性的各种有效的方法。，四、提出了基于目录技术的SAN存储资源管理模型在对SAN系统模型进行分析研究的基础上，提出了基于目录技术的SAN资源管理模型。详细描述了目录管理模型及数据访问的算法。对sAN的节点性能进行了深入分析，采用了衡量节点负载的标准，对错误

5、的检测及容错策略进行了进西北丁业大学博一I：学位论文一步研究。在此基础上进一步探讨了故障预测技术，通过采用故障预测技术对节点故障进行预测，增强系统性能。五、提出了基于对象层次思想的数据描述方式层次化可以在一定程度上解决内容描述的复杂性。本文提出了基于对象层次思想的数据描述方式，对数据的物理层，结构层和语义层建立数学模型，证明其相互联系。在此基础上对同一数据源进行多种层次的应用。同时，通过对数据库系统文档描述进行进一步研究，实现了数据库系统文档描述单元(MDu)在飞机设计数字化工程中的应用模型。六、提出并实现了基于)m也的异构数据库转换算法为了解决异构数据库集成过程中的数据转换问题，在对异构

6、数据库自身特点以及xML技术进行了深入研究的基础上，提出了基于xML的异构数据库转换思想，重点论述了通过xML进行异构数据库转换的具体实现，并给出了相应的转换算法。七、提出并实现了基于IP．SAN的分层异构数据集成算法在飞机设计数字化中的应用基于IP．SAN所具有的诸多优势，提出了以IP—sAN形成数据中心，基于对象层次思想的异构数据库集成算法，实现了飞机设计数字化工程中的异构数据库集成系统，在给出系统体系框架图的基础上，描述了系统集成层次结构及特点。本文所探讨的内容是基于邛．SAN系统的海量存储的研究与实现方面的进一步研究和完善，所取得的研究成果可以为大规模商业应用、科学计算、网络计算、

7、高性能计算、航天探索，数据集成等数据密集型领域中存储系统软件的设计提供支持。因此本文的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。关键词：IP．sAN，块级访问，海量存储，iscsI协议，IP．SAN安全系统，拟序备份，资源管理，异构数据库。ABSTRA(玎ABSTRACTwitllmecr【terpri∞illfonnationi11cre鲻illgexplosiVely，tllercarellighcraIldllighe