基于对象的主动存储关键技术研究

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1、华中科技大学博士学位论文基于对象的主动存储关键技术研究姓名：覃灵军申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：冯丹20061009务层以及存储质量控制层。对象层统一管理所有对象，负责对象的磁盘数据组织（包括磁盘内对象数据布局和磁盘间的对象放置）。主动服务层实现了主动存储功能，上层应用把功能模块下载到OSD中后作为特殊的对象（方法对象），由对象层存储与管理，由主动服务层调度方法对象执行。存储服务质量控制层对所有层次模块的执行过程施加影响，使OSD在不同的负载状况下能满足不同用户的对象读写QoS要求。磁盘内的对象数据组织即对象文件系统，其中一个重要的特性是性能

2、的持久性，即对象文件系统在长期的使用的过程中，经历了频繁的对象创建、删除和写操作后，其性能仍然能够维持在较高水平。性能持久性是通过柔性空闲空间管理和分配粒度可变的渐近空间分配策略实现的。磁盘间的对象放置策略研究对象在多个磁盘间的放置，使得整个系统性能达到最优，负载得以均衡。不同的应用放置策略是不同的，对于流媒体应用，适用的放置策略是基于阻塞概率模型的放置策略；而对于事务处理，基于响应时间模型的放置策略更合适。对象放置策略应能运用于在线环境，但在线运行时负载特点是无法事先预料的，利用OSD的智能性及对象的属性，对象放置策略可对负载的特征进行自主学习，并根据学习的

3、结果指导对象放置。为实现基于对象的主动存储，首先对现有的T10OSD标准进行修改，扩充对象概念引入方法对象使其支持主动存储。方法对象的执行有两种方式：一种是外界用户的请求触发执行，另一种是条件满足时的策略触发执行。主动服务层建立了统一的框架，把这两种方法的调度机制有效结合起来，支持计算任务与管理任务向OSD迁移。方法的执行机制是主动存储的核心，针对过滤型方法和服务型方法这两类不同方法，分别提出了在Linux系统下的实现机制。为评估主动存储的效能，将这两类方法分别运用于两种不同应用：OSDFS文件系统及对象存储系统的负载均衡。在OSDFS中，两种常规操作look

4、up和unlink作为过滤型方法下放到OSD中，分析表明，这可以大大减少网络延迟和内存拷贝。而负载均衡算法可以作为服务型方法运行在OSD中，实验表明，启用对象复制和对象迁移的负载均衡算法能最大程度地减少平均系统响应度。存储服务质量控制分三个层次实现QoS：上层调度器实现对象请求调度，从对象级保证QoS；中层调度器实现对象预处理，与对象文件系统及缓存结合，对于对象读，通过对象的预取，对于对象写，通过页面预分配、延迟空间分配及延迟写保障对象读写的QoS；而下层调度器与LinuxI/O子系统中的块I/O调度器结合，综合考虑带优先级的实时负载以及非实时负载的调度，即考

5、虑I/O请求的时限，磁头定位时间和优先级三个因素在内的I/O调度。将OSD的QoS调度模块（OIS）II与Linux系统中其他的调度器进行了比较，结果表明，对于实时读操作，OIS引起的延时抖动比其他调度器至少小1个数量级；而对于写操作，至少小2个数量级。关键词：网络存储;基于对象存储;主动存储;对象文件系统;对象放置;存储QoSIIIAbstract*WiththedevelopmentofcomputerandInternet,newtrendshaveemergedinnetworkstorage:theamountofdataincreasesmoreq

6、uickly,storagemanagementneedsmoreintelligence,andcross-platformdatasharebecomesmoreimportant.Object-BasedStorage(OBS)isanemergingstandarddesignedtoaddressthisproblem.Usingobject-basedinterface,OBScanovercomethelimitationofblock-basedandfile-basedinterface,andcanimprovesafety,datasha

7、ring,scalabilityandperformance.TheaccessunitinOBSisobject.Anobjectcontainsnotonlyuserdata,butalsoattributesdescribingcharacteristicofdata.Object-basedinterfaceismoreexpressivethanothers,becauseitcantransportattributesamongclientsanddevices.Atthesametime,deviceshaveembeddedwithmorean

8、dmoreprocessingcapa