零拷贝RAID系统的设计

RAID零拷贝设计充分利用散聚表，减少数据在RAID系统中各个模块间不必要的内存拷贝，避免数据重复保存．这种设计和传统的RAID设计相比，可以有效减少RAID系统的处理器负载．提高IO吞吐率和CACHE命中率．通过信息存储系统教育部重点实验室实现的两种设计的RAID系统测试表明，零拷贝的RAID设计可以提高IO吞吐率10％左右．     

一种高性能RAID系统的设计和实现

本文分析了基于Linux软RAID系统的读写处理过程及其不足之处。设计并实现了一种基于磁盘子系统的高性能RAID,并与基于Linux2．4．18的软RAID系统进行性能测试对比,验证了这种RAID系统的高I／O带宽特性。     

基于FPGA的RAID6硬件加速器的实现

设计了基于FPIGA的RAID6磁盘阵列的硬件加速器,将占用大量CPU周期的RAID6校验算法,用FPGA硬件实现并设计了软件与加速器的交互接口,将CPU从繁重的计算任务中解放出来,系统的处理速度和响应速度得到很大提升.     

一种高性能阵列架构研究

现今的应用程序需要更可靠的数据存储.到目前为止,数据存储的可靠性都是依靠不同的RAID级别来保证数据的可靠性,一般采用5个RAID级别[1,2]中的一种.存储方面的数据已经很明显地增长了,但是磁盘的可靠性并没有多大的改善.所以,为了控制存储的成本,有必要提供多元化的存储.在现有系统中加入新的RAID代码需要大量的开发、测试和调试工作,从成本上来讲是不现实的.因此,提出了一种新的通用RAID架构,此架构是基于异或的纠删码的,并将任意扇区和磁盘故障的组合作为基础,因而具有通用性.     

磁盘阵列控制器的设计与原型实现

大规模存储服务的需求在快速增长．冗余磁盘阵列（RAID）是今天企业级存储系统的标准解决方案．介绍了一个基于Intel 80321平台的RAID控制器的设计．在目标板上运行了嵌入式Linux系统，并实现了基于x86平台的原型系统．以光纤通道接口连接主机．性能测试显示RAID-5的读、写数据传输率分别达到185MB／s和141MB／s．     

RAID中Cache的设计与实现

在RAID（廉价冗余磁盘阵列）系统的开发中,Cache的设计是重要一环,它的效率直接影响到了RAID系统的性能,本文首先介绍了Cache的原理和常用的一些技术,并比较了它们的优缺点,然后针对RAID系统的实际情况,介绍了RAID中Cache的设计和实现。     

基于故障恢复的RAID系统设计

针对RAID系统中故障恢复问题,通过对双控制器结构的分析,提出了基于主机和基于控制器的2种实现模型,并对模型实现中所涉及的问题提出了相应的解决方案.由于采用双控制器的RAID系统的数据具有高可靠性,因此在电力系统自动控制等方面具有广阔的应用前景.     

硬件实现RAID与软件实现RAID的比较

现在的服务器中存在多种RAID实现方式,RAID系统提供了数据冗余备份功能,能帮助预防信息丢失.本文讨论了硬件RAID和软件RAID实现的差异和性价比的权衡.并分析了对系统性能的影响,以便帮助管理员了解哪种RAID实现方式最能满足他们的需求.     

基于Linux网络块设备和软RAID技术的网络镜像

Linux网络块设备和软RAID技术的网络镜像(LNRM)系统实现的关键技术是软RAID和网络设备结合通过网络来镜像整个设备或分区,可把它作为一种网络RAID。Linux下的网络块设备是把网络访问的远程资源虚拟成一个本地块设备,是一种数据异地透明存取的网络存储技术,是实现海量数据网络存储的新方法。该文探讨了块设备和软RAID的原理,分析了网络块设备作为网络RAID阵列的优势,给出了基于Net_RAID技术的网络镜像在Linux环境下的设计和实现,同时也为系统共享网络资源提供一种可选择的手段。     

基于故障恢复的RAID系统设计

针对RAID系统中故障恢复问题 ,通过对双控制器结构的分析 ,提出了基于主机和基于控制器的 2种实现模型 ,并对模型实现中所涉及的问题提出了相应的解决方案。由于采用双控制器的RAID系统的数据具有高可靠性 ,因此在电力系统自动控制等方面具有广阔的应用前景。     

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。     

多驱动器实现动态大容量影像实时存储

通过对单驱动器磁盘系统和由多驱动器配置构成的磁盘阵列系统存储性能的对比研究发现，多驱动器配置的磁盘阵列系统是解决动态大容量影像数据实时存储的有效解决方案。在多驱动器配置中应尽量使用具有异步I/O功能的SCSI磁盘以降低I/O系统对CPU的占用率，同时尽可能采用多个SCSI通道以进一步提高I/O性能。     

动态大容量影像数据实时存储的研究

通过对单驱动器磁盘系统和由多驱动器配置构成的磁盘阵列系统存储性能的对比研究发现，多驱动器配置的磁盘阵列系统是解决动态大容量影像数据实时存储的有效解决方案。在多驱动器配置中应尽量使用具有异步I/O功能的SCSI磁盘以降低I/O系统对CPU的占用率，同时尽可能采用多个SCSI通道以进一步提高I/O性能。     

一种自适应负载的I/O调度算法

I/O调度算法对磁盘阵列(RAID)性能具有至关重要的影响。虽然已有很多典型的I/O调度算法在一定负载情况下可获得较好的性能,但很难有哪一种算法在各种负载情况下均能获得很好的性能。本文提出了一种智能RAID控制模型,结合C4.5决策树和AdaBoost算法实现负载自动分类,根据负载变化和性能反馈情况动态调整I/O调度策略,实现面向应用需求的自治调度。模拟实验结果表明,自适应调度算法具有较好的适应性,在各种负载情况下优于现有的I/O调度算法,尤其适用于多线程混合负载环境的I/O性能优化。     

基于Reed-Solomon算法的RAID机制的设计与实现

为了满足海量信息存储可靠性的要求，提出了把Reed Solomon算法应用到RAID系统中的方法，并给出了在Linux环境下系统实现的方案RSRAID。通过对系统性能及可靠性进行测试，并与其他RAID机制进行对比，证明系统具有良好的I/O性能和更高的可靠性。     

RAID系统的设计与实现

容错盘阵列通过采用多盘并发操作和冗余技术，可显著改善Ｉ／Ｏ系统的数据传输率和可靠性。在本文中，我们描述了一个高性能ＲＡＩＤ系统的设计与实现。该ＲＡＩＤ系统基于标准接口（ＥＩＳＡ，总线和ＳＣＳＩ总线）和高效纠错码（Ｒｅｅｄ－Ｓｏｌｏｍｏｎ码），具有高性能、高可靠性和通用性强的特点。本文重点是所设计的ＲＡＩＤ控制器的逻辑结构、设计方法、以及ＲＡＩＤ系统的软件构成、性能评价。最后我们提出了进一步改进设计的努力方向。     

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。     

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     

Reducing I/O variability using dynamic I/O path characterization in petascale storage systems

In petascale systems with a million CPU cores, scalable and consistent I/O performance is becoming increasingly difficult to sustain mainly because of I/O variability. The I/O variability is caused by concurrently running processes/jobs competing for I/O or a RAID rebuild when a disk drive fails. We present a mechanism that stripes across a selected subset of I/O nodes with the lightest workload at runtime to achieve the highest I/O bandwidth available in the system. In this paper, we propose a probing mechanism to enable application-level dynamic file striping to mitigate I/O variability. We implement the proposed mechanism in the high-level I/O library that enables memory-to-file data layout transformation and allows transparent file partitioning using subfiling. Subfiling is a technique that partitions data into a set of files of smaller size and manages file access to them, making data to be treated as a single, normal file to users. We demonstrate that our bandwidth probing mechanism can successfully identify temporally slower I/O nodes without noticeable runtime overhead. Experimental results on NERSC’s systems also show that our approach isolates I/O variability effectively on shared systems and improves overall collective I/O performance with less variation.     

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。