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SAN集群文件系统性能优化研究与实现

作　者: 许祥
导　师: 罗宇
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 存储区域网集群文件系统性能优化元数据缓存软RAID0
分类号: TP316.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

方面的不足,设计并实现了几种提高系统性能的机制,并对这些机制进行了测试验证。SANFS通过改造CIFS协议,充分利用SAN环境下各主机可共享存储设备的优势,分离元数据流和数据流,大大提高了系统I/O吞吐率。由于系统中元数据FDMT对数据读写的重要性和分布式环境的特殊性,原SANFS没有妥善处理好其与OpLock的协调关系,导致性能表现不稳定,本文以提高系统整体性能为目标,以元数据安全性为出发点,通过详细考察FDMT在系统进行读写时与客户端和MDS的交互关系,提出了一种新的锁策略,通过它重新规定了FDMT的预取、预分配及废除机制,克服了性能不稳定问题。该锁机制统一由MDS端进行管理,它的特点概况起来如下:一,将FDMT的缓冲管理从文件数据OpLock下独立出来;二,在保证一致性的前提下,尽可能保证FDMT缓冲状态不被破坏,以提高FDMT缓存利用率;三,由于SANFS访问方式的变化,OpLock的“请求越新级别越高”的默认规则已不适用,在有写操作时尤其如此,新的锁策略对先到的操作所用的FDMT进行保护,从而减少系统性能的损失。利用SANFS下客户端可以以块设备方式直接访问磁盘的优势,在本系统内实现了软RAID0机制,通过该机制,原先针对文件的顺序性数据请求在提交至通用块设备层时被分发到多个独立的设备,这样,文件可以跨节点同时读写,大大提高了客户端的I/O性能。最后,通过对优化前后的系统以及与NFS系统进行对比测试,验证了各种优化机制的有效性。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-17
  1.1 网络存储技术  10-12
    1.1.1 网络附加存储  10-11
    1.1.2 存储区域网  11
    1.1.3 基于对象的存储  11-12
  1.2 SAN 环境下集群文件系统  12-15
    1.2.1 NAS 与OBS 综合分析  12
    1.2.2 SAN 环境下集群文件系统优势  12-13
    1.2.3 现有SAN 环境集群文件系统分析  13-14
    1.2.4 SANFS 集群文件系统  14-15
  1.3 本文主要的研究成果  15
  1.4 论文结构  15-17
第二章 SANFS 系统分析  17-31
  2.1 SANFS 协议原型分析  17-19
    2.1.1 CIFS 协议介绍  17
    2.1.2 CIFS 改进初步设想  17-18
    2.1.3 CIFS 方言  18-19
  2.2 SANFS 系统结构  19-21
    2.2.1 SANFS 系统原理  19-20
    2.2.2 SANFS 运行机制  20-21
  2.3 SANFS 系统实现  21-31
    2.3.1 客户端软件结构  22-23
    2.3.2 MDS 软件结构  23-24
    2.3.3 系统核心过程  24-26
    2.3.4 文件操作  26-31
第三章 SANFS 元数据缓存管理与优化  31-46
  3.1 FDMT 设计与管理  31-36
    3.1.1 FDMT 格式  31-33
    3.1.2 FDMT 预取  33
    3.1.3 FDMT 预分配  33-34
    3.1.4 FDMT 缓冲器  34-36
  3.2 SANFS OpLock 设计  36-41
    3.2.1 CIFS OpLock  36-39
    3.2.2 SANFS OpLock  39-41
  3.3 SANFS FDMT 缓存管理  41-46
    3.3.1 元数据一致性  41-43
    3.3.2 FDMT 与OpLock 关系分析  43
    3.3.3 新的缓冲策略  43-44
    3.3.4 策略的实现  44-46
第四章 SANFS 存储性能扩展与优化研究  46-53
  4.1 RAID0  46-48
    4.1.1 RAID 技术  46
    4.1.2 RAID0  46-48
  4.2 SANFS 环境下RAID0 设计与实现  48-53
    4.2.1 SANFS 下RAID0 机制设计  48-49
    4.2.2 SANFS 下RAID0 机制实现关键技术  49-53
第五章 SANFS 系统测试与分析  53-58
  5.1 性能测试  53-57
    5.1.1 IP SAN 环境下SANFS 元数据优化前后性能测试与分析  53-54
    5.1.2 与NFS 系统性能比较分析  54-56
    5.1.3 RAID0 机制对性能的影响测试  56-57
  5.2 测试结论  57-58
第六章总结与展望  58-59
  6.1 工作总结  58
  6.2 下一步工作  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
作者在学期间取得的学术成果  63

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