基于RAID50的存储系统高速缓存设计

设计了一种多个控制卡分条的RAID50模型和主机虚拟卷地址到所属高级别阵列、低级别阵列分条的二级地址映射模式，以提高I/O访问的并发性。定义多个连续I/O块为扩展块并等同于Cache页大小，且作为RAID50传输粒度，进一步改善内存与存储设备之间的传输效率。设计了基于Cache描述符控制块的哈希链式查找算法和基于Cache页访问频率计数的二次机会置换算法，实现了一种主机数据接收与RAID50存储设备预读并发进行的策略。结果表明，该设计有效地提高了存储系统的I/O性能。     

阵列矩阵RAID50研究——容量聚合与全并发策略

提出了一种跨多阵列通道的海量存储RAID50模型,通过采取多阵列卡的RAID0分条和阵列卡上多磁盘RAID5分条和校验的二级并发的数据组织与分块方式,以扩展块（大小等于阵列卡上的一个RAID5校验组）作为Cache和阵列之间数据交换的单位,实现了将阵列矩阵中所有磁盘的容量聚合及全并发访问。设计了该模型逻辑卷管理的最佳适配算法及二级地址映射算法。理论分析与实验结果表明：该策略将I/O响应时间降到了最低,且获得了与阵列通道数线性相关的逻辑卷容量和I/O性能。     

多通道X.25数据终端通讯控制器的研制

本文研制了一种微机上 Ｘ． ２５智能适配卡的软硬件设计，数据和控制信息可在微机主存和适配卡间直接并行流动，接口提供多个高速通道，速率高达６４ｋｂ／ｓ，该适配卡上配备了微处理器，自备存储空间，不占主机资源，可以实现各种通讯规程，适配卡采用了ＩＮＴＥＬ的高性能高集成度的串行通信控制芯片，故结构简单，可靠性好，性能价格比高。     

地理栅格数据的并行访问方法研究

在海量地理栅格数据处理中,数据I/O性能是影响处理算法程序整体性能的关键。目前针对地理栅格数据 I/O优化问题的研究成果还很有限,通过对并行程序中的数据I/O模式进行深入分析,结合栅格数据逻辑模型和物理 模型的特点,提出了面向地理栅格数据的并行I/O框架;基于消息传递模型,实现了4种并行访问方法。实验证明,并 行访问方法优于传统的串行访问方法和分时多进程访问方法。该研究成果可以提高并行栅格处理程序的I/()访问效 率,进而提高其整体并行性能。     

I/O受限的并行加速比模型与可扩展I/O体系结构

为了缓解I/O瓶颈问题,可以从应用程序、可扩展算法、编译器和语言、运行时库、操作系统和体系结构六方面展开研究。其中,I/O体系结构是所有技术途径的关键支撑。当前并行I/O性能分析缺乏科学的理论模型为I/O体系结构设计提供理论依据。本文针对并行计算机系统的可扩展性问题,研究了I/O负载对并行计算机系统可扩展性的影响,建立了I/O受限的并行加速比性能模型,对目前大规模并行计算机系统中三种常用I/O体系结构的可扩展性进行了分析;以此为理论依据,提出了一种面向高性能计算的可扩展并行I/O系统结构。同时,还提出了几种有效降低I/O操作服务时间的策略,从而达到增强系统可扩展性的目的,为后续研究奠定了基础。     

基于Linux的SMP机群环境中并行I/O模型研究

提出了一个基于数据通路的波浪推进式并行I/O模型框架,并在基于Linux的SMP机群系统中,根据波浪推进式并行I/O模型框架对各个数据通路进行建模,具体分析了这个波浪推进式并行I/O模型,从思路上解决了刻画并行I/O性能的并行I/O模型问题。     

一种动态并行I/O调度新策略的研究

并行I/O已经成为提高分布式计算系统性能的一种重要方式,论文在研究集群计算系统并行I/O数据调度策略的基础上,提出了一种应用于分布式计算系统中的二次调度自主维护负载平衡的动态I/O调度算法(DIO_TSMB),实验结果表明了算法的有效性,最后分析了并行I/O数据调度的发展趋势。     

RAID系统中的一种伪并行I/O调度策略

磁盘阵列系统中,如何提高I/O传输率一直是一个关键性问题。基于并行性思想,一种伪并行I/O调度策略被应用在带缓存的磁盘阵列系统之中。该调度策略力图在外部I/O请求响应和内部数据迁移之间形成并行操作,最大限度地提高close队列的I/O请求的数据传输率。实验表明,该策略有效地提高了磁盘阵列系统外部I/O通道的持续数据传输率,并在一定程度上缓解了RAID5的小写问题。     

基于流媒体的网络磁盘阵列中的并行流水策略研究

针对流媒体数据 ,结合网络磁盘阵列的工作特点 ,提出了一种并行流水生产者消费者模型 .该模型采用并行技术 ,通过截断 SCSI命令的 I/ O周期来流水重叠系统中多个数据请求的磁盘 I/ O操作和 CPU计算 ,最大限度地提高了系统的并行性 .测试结果表明 ,采用该模型的网络磁盘阵列系统性能得到了很大的提高     

新型非易失相变存储器PCM应用研究

并行I/O技术有效优化了I/O性能,但对访问延迟却难以控制.相变存储器(phase change memory,PCM)作为一种SCM(storage class memory),具有非易失性、随机可读写、低延迟、高吞吐率、体积小和低功耗的特点,为I/O性能优化提供了最直接有效的途径.研究了PCM的特性与存在的问题,总结了目前PCM的应用研究进展,针对高性能计算中的并行I/O问题,提出了一种基于相变存储器PCM的层次式并行混合存储模型,能够有效提高并行文件系统元数据服务效率和并行I/O吞吐率.     

基于分条单元热度的RAID数据分布优化

磁盘具有离磁盘轴心越远的分区其数据传输率越高的特点,然而传统 RAID 中文件分条单元在磁盘中是随机和静态存放的。针对此种情况,为了充分改进 RAID的 I/O 性能,本文提出了一种动态的 RAID 数据分条存放和迁移策略 PMSH(Placement and Migration based on Stripe unit Heat)。PMSH 根据 RAID 中的文件分条单元的访问热度,动态地将访问频率高的分条单元迁移到数据传榆率较高的磁盘分区,从而优化文件在 RAID 的存放位置,使RAID 中的数据分布能够适应文件访问率的动态变化。仿真实验的结果表明:PMSH 算法能够显著地改进整个 RAID的 I/O 性能,具有很好的实用价值。     

一种基于iSCSI的附网存储服务器系统的设计与实现

随着应用的高速发展，容量大、响应快、高性能NAS正成为网络存储领域的研究热点。针对这种情况，设计了一种基于iSCSI协议的专用附网存储服务器(iSCSI-based NAS，iNAS)，在iNAS中，通过iSCSI软件实现模块，使得iNAS同时提供file I／O和block I／O服务，实现了NAS和SAN的融合；通过在RAID控制器和用户内存之间的直接数据传输(零拷贝)，极大地提高了iNAS的I／O响应速度．通过一个多级分流的设备驱动程序，将多个RAID整合成单一的存储池，从而实现了存储虚拟化，实验结果显示，iNAS对文件I／O请求和块I／O请求都具有极高的响应速度。     

RAID小数据随机访问性能分析与优化

RAID采用条纹结构,使多块磁盘可并行访问,提高了带宽,适合于大块数据顺序访问,而对小块数据随机访问影响不大。针对Stripe条纹大小对RAID的读写性能进行分析,探讨多用户小数据访问模式下的IOPS(IOs per second)问题,提出粗粒度条纹布局模型。仿真实验表明：该模型的性能优于现有布局方式,显著提高小块数据随机访问性能。     

基于强化学习的智能I/O调度算法

利用机器学习方法解决存储领域中若干技术难题是目前存储领域的研究热点之一。强化学习作为一种以环境反馈作为输入、自适应环境的特殊的机器学习方法,能通过观测环境状态的变化,评估控制决策对系统性能的影响来选择最优的控制策略,基于强化学习的智能RAID控制技术具有重要的研究价值。本文针对高性能计算应用特点,将机器学习领域中的强化学习技术引入RAID控制器中,提出了基于强化学习的智能I/O调度算法RL-scheduler,利用Q-学习策略实现了面向并行应用的自治调度策略。RL-scheduler综合考虑了调度的公平性、磁盘寻道时间和MPI应用的I/O访问效率,并提出多Q-表交叉组织方法提高Q-表的更新效率。实验结果表明,RL-scheduler缩短了并行应用的平均I/O服务时间,提高了大规模并行计算系统的I/O吞吐率。     

RAID的并行I／O调度算法分析

由于越来越多的应用受限于I／O，存储系统正起着越来越重要的作用，磁盘阵列RAID是一种提供高性能I／O的最常见存储设备，本文分析了RAID并行I／O调度算法的I／O执行时间和磁盘利用率，为合理配置高性能阵列提供了依据。     

基于结构化模型的高性能RAID系统的设计与实现

在RAID系统的研究中,简洁、高效的软件系统是确保整个系统I/O性能和可用性的关键因素.详细介绍了基于结构化模型的高性能RAID系统nssRAID的设计思路,论述了系统中Cache设计、状态迁移机制,基于策略库的管理控制等关键技术的实现细节;以可引导内核模块的形式在X86-Linux平台上实现了nssRAID系统,实验结果显示,nssRAID系统的IO率和数据吞吐率较目前各种RAID系统均有较大提高.     

基于SANs模型的一种并行I/O系统的可用性评估

并行I/O系统是高性能计算机系统的一个重要组成部分,其可用性水平对整机系统性能的发挥具有重要作用。采用SANs(Stochastic Activity Networks,随机行为网)模型及其支持工具Mobius,对一种大规模并行I/O系统建立可用性评估模型,并采用模拟方法进行解析。模拟结果反映了全局文件系统数量、单一文件系统内最小可用OST(Object Storage Target,对象存储目标)数量和系统维修时间等参数的变化对全系统可用度的影响,对于大规模并行I/O系统的设计与维护具有积极的参考价值。