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基于对象的存储系统设计与实现

作 者: 王永魁
导 师: 朱兰娟
学 校: 上海交通大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 对象存储 对象存储设备 对象存储系统 OSD iSCSI
分类号: TP333
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 26次
引 用: 0次
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内容摘要


随着存储工业和存储需求的不断发展,网络存储已经成为主流的存储的方式,存储管理的成本也变得越来越高,一些近年发展起来的存储技术,例如SAN和NAS也开始无法满足这种发展需求。存储系统规模和复杂度的提升,迫切要求有一种新的接口来替代传统的基于块(block)的存储接口,在这种新的接口标准下,存储设备将可以做更多的事情,从而将存储设备的用户,例如主机的文件系统或者数据库软件等,从存储空间的管理等工作中解放出来。为了解决这些问题,存储领域中出现了一种全新的存储技术,即基于对象的存储技术。与传统存储技术相比,新的对象存储接口允许存储设备自主地管理空间分配等在传统的存储技术中由主机文件系统或者数据库软件等完成的任务。新的接口同样使存储设备可以提供更强的安全访问控制,每个发给存储设备的访问请求都必须经过存储设备的直接验证。由于对象存储解决了传统存储技术的不足,基于对象的存储技术正作为构建大规模存储系统的基础而悄然兴起。它利用现有的处理技术、网络技术和存储组件,可以通过一种简单便利的方式来获得前所未有的可扩展性和高吞吐量。这种体系结构的核心是对象,对象是容纳了应用数据和一个可扩展的存储属性的基本容器。传统的数据被组织为一系列存储对象,并分发到一个或多个“智能磁盘”上,这种磁盘被称为基于对象的存储设备(OSD,Object-based Storage Devices)。由于对象存储设备可以对本身的数据进行管理,一方面可以使得原来集中在存储网络中元数据服务器上的负载可以比较均衡地分配到各个对象存储设备上,另一方面对象存储设备可以自身对来自客户端的访问请求进行安全检查和控制,所以整个存储网络的安全性也得到了保障,由于目前安全性问题是IP SAN实施过程中遇到的主要问题,所以对象存储设备的这种安全性也使得基于IP网络的存储系统的大规模应用成为可能。本文介绍了对象存储的特点和优势,对对象存储的相关协议中的核心部分进行了比较详细的描述和分析,给出了对象存储安全协议的有色Petri网模型。在此基础上设计和实现了一个基于iSCSI技术的对象存储系统,并对所实现系统进行了仿真测试和分析,最后给出了系统改进的建议。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-15
  1.1 本文的研究背景  11-13
  1.2 本文的主要研究工作  13
  1.3 本文的组织结构  13-15
第二章 基于对象的存储技术  15-20
  2.1 对象存储概述  15-16
  2.2 对象存储的优势  16-19
  2.3 对象存储的发展和标准化进程  19-20
第三章 OSD T10 标准描述和分析  20-36
  3.1 对象存储设备  20-25
    3.1.1 OSD 结构描述  20-21
    3.1.2 存储数据的对象  21-22
    3.1.3 OSD 对象属性  22-25
  3.2 OSD 命令  25-27
  3.3 OSD 安全协议的CPN 建模和分析  27-36
    3.3.1 有色Petri 网的基本理论  27-28
    3.3.2 OSD 安全协议的工作原理  28-29
    3.3.3 建模采用的安全方法  29
    3.3.4 颜色集的定义  29-31
    3.3.5 OSD 安全协议的层次CPN 建模  31-34
    3.3.6 模型仿真验证  34-36
第四章 对象存储系统的设计与实现  36-51
  4.1 iSCSI  36-39
    4.1.1 iSCSI 的工作原理  36-37
    4.1.2 iSCSI 的应用价值  37-38
    4.1.3 iSCSI 协议  38-39
  4.2 操作系统的选择  39-41
  4.3 系统结构设计  41
  4.4 OSD 启动器  41-47
    4.4.1 OSD 客户端设计  41-42
    4.4.2 安装iSCSI 启动器  42-45
    4.4.3 OSD 启动器的核心数据结构  45-46
    4.4.4 OSD 启动器安装  46-47
  4.5 OSD 目标端  47-49
    4.5.1 OSD 目标端设计  47-48
    4.5.2 OSD 目标器  48
    4.5.3 OSD 对象和对象属性的组织方式  48-49
  4.6 元数据服务器  49-51
第五章 系统的性能测试和分析  51-54
  5.1 测试环境  51
  5.2 测试内容  51-52
  5.3 结果分析  52-54
第六章 总结和展望  54-56
参考文献  56-60
缩略语  60-61
致谢  61-62
攻读学位期间发表(或录用)的学术论文目录  62

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机(不连续作用电子计算机) > 存贮器
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