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麒麟操作系统的Raw I/O数据库容错备份技术研究与实现

作　者: 林重枝
导　师: 吴庆波
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 软件工程
关键词: 麒麟操作系统 Raw I/O 双机热备数据库备份集群马尔可夫模型容错
分类号: TP309.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

计算技术的发展遵循着一些定律,如处理技术的发展规律遵循Moore定律,即微处理器内晶体管数每18个月翻一番;传输技术的发展规律遵循Gilder定律,即:主干网的带宽每6个月增加1倍;另外,按照后图灵机原理,存储技术发展规律是:RAM和硬盘的密度每3年增加4倍。实际上真正限制磁盘性能的主要因素是延迟,每年只能增长约10%。因此,现代计算机系统的性能已经由受限于CPU转变为受限于I/O。同时在计算机应用中,经常需要对海量数据进行处理,如大量实验数据的处理、分析,多媒体数据的输入/输出与处理等,因此,随着数据处理、传输与存储技术的巨大进步,在它们之中由于在I/O子系统方面缺乏相应的提高,导致I/O成为系统中的一个主要瓶颈。银河麒麟操作系统由863软件重大专项资助,简称KYLIN操作系统。基于我国新一代国防领域信息处理系统要求处理速度快、I/O吞吐量大、可靠性高、良好的可扩展性需求。在Kylin国产操作系统上搭建高可靠的数据库容错系统是Kylin发展所迫切需要解决的问题。基于以上原因,我们在Kylin内核设计并实现了RawI/O机制,并在此基础上设计了基于Raw I/O技术的数据库容错备份系统。并且利用马尔可夫模型综合多种失效模式分析本文中的数据库容错备份系统的可靠性和安全性。实验结果表明,该系统具有较好的I/O性能,并且对基本数据库操作的执行效率影响较小。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-16
  §1.1 课题研究背景  12-13
  §1.2 项目背景意义  13
  §1.3 课题研究内容及工作  13-14
  §1.4 论文结构  14-16
第二章数据库容错备份研究  16-28
  §2.1 数据库容错备份  16-20
    2.1.1 容错与容灾的联系与区别  16-17
    2.1.2 数据库备份技术简介  17-19
    2.1.3 容错备份系统的系统结构  19-20
  §2.2 国内外数据库容错备份关键技术及发展趋势  20-26
    2.2.1 国内外数据库备份关键技术分析  20-24
    2.2.2 国内外数据库容错备份发展趋势  24-26
  §2.3 麒麟数据库备份方法分类  26-27
    2.3.1 物理备份与逻辑备份  26
    2.3.2 脱机与联机备份  26-27
    2.3.3 完全备份和增量备份  27
  §2.3 小结  27-28
第三章基于Raw/IO的数据库容错备份关键技术  28-47
  §3.1 麒麟操作系统架构  28-30
    3.1.1 麒麟体系结构  28-29
    3.1.2 麒麟架构特点  29-30
  §3.2 基于Raw I/O的双机容错备份设计  30-40
    3.2.1 双机容错备份工作模式  30-34
    3.2.2 基于Raw I/O的容错系统结构模型  34-36
    3.2.3 系统可靠性与安全性分析  36-40
  §3.3 麒麟数据库双机容错备份的实现  40-45
    3.3.1 通信层  40-41
    3.3.2 心跳检测层  41-44
    3.3.3 适配层  44-45
  §3.4 小结  45-47
第四章 Kylin下Raw I/O的设计与实现  47-61
  §4.1 Kylin下I/O系统框架  47-50
    4.1.1 用户到设备的I/O映射  47-48
    4.1.2 内核中的数据移动  48-50
  §4.2 Raw I/O的总体设计  50-54
    4.2.1 设计目标  50
    4.2.2 Raw I/O体系结构  50-53
    4.2.3 Raw I/O与块设备的对比分析  53-54
  §4.3 控制设备的设计实现  54-58
    4.3.1 控制设备的总体结构  54-55
    4.3.2 控制设备的访问  55-57
    4.3.3 Raw I/O与块设备的绑定  57-58
  §4.4 基于Raw I/O的数据库集群  58-60
  §4.5 小结  60-61
第五章系统性能评测与分析  61-67
  §5.1 测试环境  61-62
  §5.2 测试结果及分析  62-65
    5.2.1 不同负载性能测试  62-64
    5.2.2 不同操作对备份系统性能影响  64
    5.2.3 TPC-C测试  64-65
  §5.3 小结  65-67
第六章结束语  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
作者在学期间取得的学术成果  73

麒麟操作系统的Raw I/O数据库容错备份技术研究与实现

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