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。     

基于InfiniBand的RAID存储系统设计

以Infiniband(IB)体系结构和SCSI远程直接内存访问协议(SRP)为基础,结合RAID技术,设计了一种RAID存储系统,系统与主机接口的前端采用IB,为主机的I/O访问提供无限带宽,与物理存储设备接口的后端设计了多个RAID5控制卡的RAID0分条技术,以提高磁盘访问的并发性.从而获得了很好的主机存取I/O性能.     

多通道组合阵列存储系统结构与并行I/O设计

本文基于开放硬件平台和软件环境提出了一种集成式多通道组合阵列存储系统结构;设计了多个阵列适配卡分条和卡上多个磁盘分条的两级并行数据组织和分布方式,以提高I/O访问的并发性;提出了一种将来自主机的I/O命令并行分散到多个阵列通道上的调度方法。实验表明,在10Gb/s的Infiniband主机接口通道下,组合阵列的I/O性能基本上是多个阵列适配卡I/O带宽的线性叠加。     

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。     

存储设备热区域块重组机制

研究存储系统容量和性能问题,主要是为了提高存储设备的I/O性能,设计出一种存储设备的热区域块重组机制。根据存储设备的I/O请求特征,将存储设备中频繁访问的块确定为热区域块,并将热区域块移动到临近的区域。对热区域块的自动重新组织能够降低存储设备寻道时间,提高I/O性能。此外,机制还具有文件系统和应用透明的特点。与同类方法相比,还具有实现简单、节省存储空间的特点。通过仿真试验对该机制进行评测,实验结果表明热区域块重组机制显著提高了存储设备的I/O性能。     

GEP在磁盘负载均衡方面的应用研究

如何提高存储子系统的 I/O性能一直以来都是计算机领域的一个研究热点 ,而目前提高存储子系统的 I/O性能的一个最大障碍就是负载不均衡。提出了一种采用基因表达式编程 ( GEP)来实现基于分条技术的磁盘动态负载均衡的算法。该方法包括基于分条技术的文件划分算法和为实现负载均衡的文件分配算法。该算法采用多基因家族结构的染色体编码来表示物理磁盘组与逻辑磁盘的映射关系。在操作上 ,采用选择复制、倒置和交换等特殊的搜索算子。     

基于RAID5的磁盘阵列Cache的研究与实现

通过对RAID5结构的研究，发现磁盘阵列Cache能减少I/O子系统的写响应时间， 可将多个小的写转换为大的写，从而减少冗余写的次数。最后给出作者在参与RAID5控制器 的研制工作中对磁盘阵列Cache的实现方法。     

存储设备块重组机制仿真研究

为了提高存储设备的I/O性能,设计了一种新的基于语义的块重组机制.该机制作为语义智能磁盘技术的一种应用,可以利用文件系统的语义信息推断磁盘块的相关性,并将语义相关的块移动到临近区域.块重组机制减少了访问文件时所需的寻道次数,提高了I/O性能.与其他块重组方法相比,该机制不依赖于历史访问信息,并且不受负载变化影响.通过仿真实验对该机制进行评测,实验结果表明,块重组机制能够有效减少I/O次数.     

基于免疫安全存储设备IBSSD的研究与实现

基于智能磁盘的安全存储设备是当前安全存储系统研究的热点问题.为解决现有安全存储设备I/O性能低的问题,引入人工免疫算法,实现高效的访问控制模块.首先给出基于免疫安全存储设备的结构,以及基于免疫访问控制模块中主要元素的定义,针对存储设备的特点,设计了差异选择算法和混合检测算法.实现了基于免疫访问控制的原型系统,验证了系统能高效地识别非法数据访问请求.修改开源存储区域网系统-Lustre中智能磁盘模块的代码,构建基于免疫安全存储设备的原型系统,测试了I/O性能.结果验证了基于免疫安全存储设备的I/O损失较小,能构成较高性能的安全存储系统.     

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。     

Performance analysis of advanced I/O architectures for PC-based video servers

In the personal computing and workstation environments, more and more I/O adapters are becoming complete functional subsystems that are intelligent enough to handle I/O operations on their own without much intervention from the host processor. The IBM subsystem control block (SCB) architecture has been defined to enhance the potential of these intelligent adapters by defining services and conventions that deliver command information and data to and from the adapters. In recent years, a new storage architecture, the redundant array of independent disks (RAID), has been quickly gaining acceptance in the world of computing. In this paper, we discuss and present a performance analysis of the SCB architecture and disk array technology in typical video server environments. In particular, we would like to see whether a disk array can outperform a group of disks (of the same type, the same data capacity, and same cost) operating independently (not in parallel as in a disk array) in a video server environment where most disk I/O operations are large sequential reads.     

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。     

面向优化内存使用的高速RAID控制器设计

在存储密集型应用系统中,磁盘阵列RAID是十分重要的组成部分,其性能优劣将影响到用户服务质量。论文分析了在磁盘阵列控制器实现存储服务功能时对系统内存的使用特点,以此提出了可提高磁盘阵列I/O性能的控制器优化算法,并阐述了该算法的实现方法。实验证明这种优化设计可以大幅度提高磁盘阵列的存储性能。     

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.     

FAIRIO: A Throughput-oriented Algorithm for Differentiated I/O Performance

Providing differentiated service in a consolidated storage environment is a challenging task. To address this problem, we introduce FAIRIO, a cycle-based I/O scheduling algorithm that provides differentiated service to workloads concurrently accessing a consolidated RAID storage system. FAIRIO enforces proportional sharing of I/O service through fair scheduling of disk time. During each cycle of the algorithm, I/O requests are scheduled according to workload weights and disk-time utilization history. Experiments, which were driven by the I/O request streams of real and synthetic I/O benchmarks and run on a modified version of DiskSim, provide evidence of FAIRIO’s effectiveness and demonstrate that fair scheduling of disk time is key to achieving differentiated service in a RAID storage system. In particular, the experimental results show that, for a broad range of workload request types, sizes, and access characteristics, the algorithm provides differentiated storage throughput that is within 10% of being perfectly proportional to workload weights; and, it achieves this with little or no degradation of aggregate throughput. The core design concepts of FAIRIO, including service-time allocation and history-driven compensation, potentially can be used to design I/O scheduling algorithms that provide workloads with differentiated service in storage systems comprised of RAIDs, multiple RAIDs, SANs, and hypervisors for Clouds.     

磁盘阵列校验信息的放置策略

廉价磁盘冗余阵列（ＲＡＩＤ）采用许多小的廉价磁盘来代替大容量昂贵的磁盘，以取得更高的性能和更低的功耗。本文介绍了ＲＡＩＤ－５级磁盘阵列中校验信息的八种不同的分布策略，即奇偶校验信息的放置策略，并从几个不同的应用情况对不同的放置策略进行了研究，结论是不同的奇偶校验信息放置策略对磁盘阵列的Ｉ／Ｏ读写性能有很大的影响。