一个Linux多路径磁盘过滤驱动程序

研究Linux系统中多路径磁盘过滤驱动程序的设计和实现。驱动程序将物理磁盘的多路径封装为一个虚拟没备。虚拟设备的I／O请求转发到磁盘设备上执行，由路径选择算法将主机的负载均衡地分配到各路径上。当路径发生故障时由驱动程序将失败的I／O请求切换到其它路径，屏蔽了路径故障。驱动程序利用多路径改善了主机的I／O性能，提高了系统的可用性。     

SCSI子系统中间层多启动互连多路径I/O的存储方式的研究

面对当前应用对现代存储的高性能以及可用性、可靠性的新的要求，在Multi—Initiator—Uni—Port的基础之上提出了SCSI中间层多启动互连多路径I／O的存储方式．它能够在Multi—Initiator—Uni—Port的连接中对同一个Target端口采用不同的I／O路径进行存储，减少了由于单路径I／O传输错误导致系统单点失效的可能性，增强了存储系统的可用性和可靠性；同时，这种存储方式还能够很好地平衡系统的I／O负载，提高系统的吞吐率，提供比传统单路径更好的传输性能．在Linux2．4内核中的SCSI子系统的基础之上实现了这种存储方式，向系统屏蔽了SCSI子系统中的设备具体细节，并且不依赖于SCSI上层的实现，减少了对系统内核的资源占有率，提高了SCSI底层的执行效率．分析了SCSI中间层多启动互连多路径I／O的存储方式的原理，并且将iSCSI的体系结构应用到它的模拟测试中，得到了R—R路径选择分配策略的性能临界点，取得了令人满意的结果．     

一种新结构的DM-multipath与动态负载平衡

对于存储设备,Linux 在多路径 I/O方面主要有两种类型的解决方案：位于I/O调度器之上的顶层方案(BIO映射器)和位于底层的子系统具体方案(如IDE,SCSI)。因为实施它们的所在存储堆栈中的位置不同,每种方案各有优势。通过与第一种方案比较,介绍具体硬件子系统之上的另一种解决方案,新结构中重点实现移动内核当前多路径层——多路径设备映射器 (dm-multipath)到I/O调度层之下,这种方案能够有效地支持动态的负载平衡。     

基于多路径地震资料处理集群存储系统

石油物探的深水海洋地震资料处理是大规模企业级高端存储系统的重要应用领域,满足计算量庞大地震资料叠前成像偏移的I/O访问需求,需要先进的集群存储体系结构和合理优化的系统部署.提出了一种基于多路径的地震资料处理集群存储系统的具体解决方案.从系统架构、文件系统、SAN网络、多路径软件、存储虚拟化等方面进行了设计与实现.集群存储系统的测试与运行表明该存储系统的正确性和优越性.     

SCSI冗余路径驱动程序在Windows NT下的设计和实现

该文研究了在NT系统中RDP设备驱动程序的设计原理和实现方法。RDP驱动程序通过对磁盘I/O请求的挂接和处理,实现故障切换和负载均衡。在路径发生故障时RDP驱动程序将I/O切换到其它路径,以增加系统的可用性。通过将I/O负载均衡分布在各SCSI路径,以增加系统数据吞吐能力。     

基于人工免疫安全存储区域网系统的研究

安全存储区域网系统需要保护海量数据,使用现有安全技术存在安全开销过大和存储空间浪费较多等问题,使得现有安全存储区域网系统I/O性能较低,无法使用.人工免疫算法能高效地识别异常数据,为了使安全存储区域网系统能保持较高的I/O性能,本文引入人工免疫算法,研究安全存储区域网系统.给出安全存储区域网中安全结点和基于博弈安全优化模块的结构;再针对安全存储区域网系统的特点,设计结点安全模块中的主要算法,并引入博弈论设计安全存储区域网系统优化算法.实现了结点安全模块的原型系统,测试安全模块的检测效率,验证了结点安全模块在具有较好安全性能的同时,具有安全开销较小且稳定的特点.最后在Lustre上实现了安全存储区域网原型系统,使用通用工具测试的系统I/O性能,结果表明所实现的安全存储区域网原型系统具有能保持较高I/O性能的特性.     

分组技术及其在集群中的应用

在集群系统中,I/O节点担负着数据存储和分发的角色。针对I/O密集型应用,I/O节点网络带宽常常无法满足需要而成为整个系统的瓶颈。分组技术可以方便、高效地增加I/O节点带宽,并提供冗余保护。本文简要介绍了分组技术原理、模式,并通过在集群I/O节点上安装infel公司提供的iANS具体实现。最后给出了性能评价。此技术在实际应用中已取得良好效果。     

存储区域网络中路径容错及负载均衡的研究

为利用存储区域网络的冗余路径,在主机上加入驱动程序对逻辑单元（LUN）的输入,输出请求进行截获。在故障路径上的I／O请求失败后。由驱动程序在正常路径上重新执行。路径失败时I／O请求直接发送给HBA驱动程序,避免了磁盘驱动程序中的无效重试过程,缩短了故障切换时间。I／O请求被分配到多条路径上,提高了主机的吞吐能力,缩短了I／O平均响应时间。     

CC-NUMA系统分布共享I/O的数据一致性维护

Cache一致性维护是构建共享存储多处理器系统的关键,分布共享I/O系统和I/O数据一致性维护的实现方式将直接影响CC-NUMA系统的性能.基于大规模CC-NUMA系统SCCMP (scalable cache coherence multi-processors),构造并实现了基于HyperTransport互连架构的分布共享I/O子系统,由硬件维护I/O设备DMA访问的数据一致性,解决分布式缓存一致性问题.重点分析了I/O访问对Cache协议的影响,介绍了I/O数据一致性维护策略和硬件实现机制,并基于FPGA验证平台进行了系统I/O性能分析与评测.     

存储框架模型在地震资料大数据中的应用

油气勘探领域的地震资料是一种典型大数据.运用超大规模并行处理应用软件对地震资料数据进行叠前偏移成像处理, I/O存储子系统成为整个系统的主要性能瓶颈.针对该问题,本文以存储主机集群、动态存储多路径与并行文件系统为关键技术进行有机结合,提出了一种存储框架模型,分析优越性,并对其进行部署.在典型应用场景下对系统的功能、性能进行测试,结果验证了系统的优点.     

基于网卡虚拟化的高性能容器网络设计

单根I/O虚拟化技术为传统数据中心提供高效的服务器整合能力和灵活的应用部署能力,通过将多个网卡直通到虚拟机,减少额外包复制带来的性能损失,使得网络I/O具有接近主机的性能。然而,在网络功能虚拟化场景下单独使用单根I/O虚拟化技术会降低传统数据中心的网络I/O虚拟化性能。针对网络功能虚拟化长链场景,结合单根I/O虚拟化技术和软件虚拟化技术,设计基于网卡虚拟化的高性能容器网络。通过转发模块判断网络流量的目的地址,寻找最优的流量转发路径,实现流量的灵活转发。利用基于脚本程序的自动化部署模块,对每个节点业务进行支持动态增删服务的配置,便于用户对网络进行管理和修改。实验结果表明,在网络功能虚拟化长链场景下,相比单根I/O虚拟化技术,该网络延迟降低约20%,同时能够有效提高网络吞吐量,解决数据中心的网络I/O虚拟化问题。     

SAN存储系统的I/O路径控制与管理

介绍SAN存储系统的I／O路径控制与管理技术．首先阐述基于QLA2300 HBA的在目标器和启动器模式下的固件和驱动程序的I／O通信过程；并进一步介绍SAN存储设备的LUN到SCSI启动器的动态映射和基于设备号的固定映射实现；最后说明一种基于I／O路径的高可用性技术;基于主从热备用的FAILOVER的实现方法．     

基于ARIMA的存储优化算法设计与实现*

分析了SAN（storage area network）共享存储体系中I/O访问路径上可能存在的性能瓶颈,提出了采用ARIMA时间序列分析方法建立基于前馈的预测式控制机制,预测瓶颈发生趋势;通过改变存储子系统内的块映射关系来实现数据的迁移,减少I/O访问路径上发生性能瓶颈的可能性,有效提高了SAN的可靠性和可用性。     

能量感知的无线传感器网络多路径路由研究

针对现有多路径路由协议AOMDV的不足,提出了适用于无线传感器网络的能量感知多路径路由协议IMEA.IMEA在建立链路不相关的多路径时能优先建立节点不相关的多路径,在主路径失效时能优先选择与主路径共用节点最少的作为次优路径,而能量感知的路径选择策略能均衡网络中节点的能量消耗,实现数据传输路径的低能耗.对IMEA进行了仿真实验,结果表明IMEA有效延长了网络的生存时间.     

基于拓扑关键点的多路径路由算法

提出了一种结合源路由和中间路由的多路径路由机制以满足可扩展性和路径节点不相交,并且发现了在网络中某些节点会作为拓扑关键点存在,这些节点形成了传输的热点并且是拥塞主要发生的地方,结合多路径路由分析,这些节点同时也会导致多路径路由的分离路径性能低下,这些节点称为拓扑关键点TN.设计了一种基于TN并包含了TN检测和避免的多路径路由算法,实验结果表明了该方法可以优化多路径路由的分离路径性能,提高网络的可靠性.     

基于全局地址空间的高效I/O虚拟化方法研究

针对多操作系统核心下网络I/O资源的高效共享问题,提出的基于全局地址空间的I/O虚拟化方法.方法采用了半虚拟化的设计思想,基于全局地址空间支持,主、从核心在通信的关键路径上均可对网络设备直接发起I/O操作,从而获得最佳的I/O虚拟化性能.本文以HPP结构为实例,研究了将提出的I/O虚拟化方法应用到HPP结构下对InfiniBand网络进行虚拟化的关键技术,实现了从核心I/O通信时的OS旁路和主核心旁路.对曙光6000原型系统的测试表明,在主、从核心配置相同的情况下,从核心使用虚拟化InfiniBand的通信性能与主核心相当,I/O虚拟化对应用性能的影响小于2％.     

SR-IOV技术在OpenStack中的应用

在OpenStack云平台中,一台物理服务器上可能同时运行着十几台虚拟机,这对于物理服务器的I/O性能要求是非常高的.因此,I/O虚拟化技术的效率对于整个OpenStack云平台的网络性能提升都有着至关重要的作用.为了提高系统整体的网络性能,在OpenStack云平台中引入SR-IOV技术成为了一种可选的方式.本文通过对比实验测试了SR-IOV技术对于OpenStack云平台上网络I/O性能的影响.最终对实验结果进行分析可知,在引入SR-IOV技术后,OpenStack云平台上的计算节点I/O虚拟化性能提升了大概50%.     

一种自适应的基于预测的I／O性能优化方法

目前计算机的I／O性能已经成为严重制约计算机整体性能提升的瓶颈。在现有技术条件下，I／O性能的优化方法对于提升I／O性能显得尤为重要。本文提出了一种自适应的基于预测的I／O性能的优化方法，该方法采用了基于预测的数据预读策略，改进I／O读操作的响应速度；采用基于预测的缓存分配策略，改进了I／O写操作的响应速度，从而在整体上提高了计算机系统的I／O性能。从实验测试的结果可以看出，这种方法适用于多种不同的负载类型，能够大幅度提升计算机的I／O性能．是一种通用的、效果显著的I／O性能优化方法。