基于iSCSI存儲(chǔ)集群的研究與設(shè)計(jì)

1、基于 iSCSI 存儲(chǔ)集群的研究與設(shè)計(jì)英文題名 Research and Design of Iscsi-based StorageCluster 關(guān)鍵詞 iSCSI; 存儲(chǔ)集群 ; 心跳檢測(cè) ; 故障接管 ; 數(shù)據(jù)鏡像 ; 單一映像文件系統(tǒng); 分布式鎖管理; 英文關(guān)鍵詞 iSCSI; Storage cluster;Heartbeat detection; Failover; Data mirroring; Single image filesystem; Distributed lock management; 中文摘要 隨著信息飛速增長(zhǎng), 高效存儲(chǔ)與提高系統(tǒng)的可用性成為亟待解決的問(wèn)題。為

2、了解決上述問(wèn)題 , 本文對(duì)基于iSCSI 的存儲(chǔ)集群系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。首先對(duì)iSCSI 協(xié)議進(jìn)行了研究分析,接下來(lái)對(duì)存儲(chǔ)集群的各種工作模式、存儲(chǔ)架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究, 最后根據(jù)兩者的特點(diǎn)研究了 iSCSI 協(xié)議與存儲(chǔ)集群相結(jié)合的高性能、低成本的存儲(chǔ)解決方案，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于iSCSI存儲(chǔ)集群的兩個(gè)原型系統(tǒng)：iSCSI-SCSNA與 iSCSI-SCSSA。 在 iSCSI 方面 , 重點(diǎn)分析了其協(xié)議模型、應(yīng)用價(jià)值。在存儲(chǔ)集群方面 , 首先通過(guò)建立雙機(jī)模式的可用性模型, 從理論上論證了雙機(jī)模式在可用性方面的突出貢獻(xiàn), 其次對(duì)實(shí)現(xiàn)集群的各種關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。通過(guò)給出一種自適應(yīng)于計(jì)

3、算機(jī)CPU的新型心跳算法與自檢和互檢相結(jié)合的心跳檢測(cè)方式來(lái)完成對(duì)心跳檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)。故障接管則使用ARPB騙原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)鏡像系統(tǒng)工作在LVM之上，是基于卷的復(fù)制，它使用同步復(fù)制協(xié)議實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)鏡像，具 體實(shí)現(xiàn)時(shí)通過(guò)設(shè)立一個(gè)日志區(qū)對(duì)正在處理的寫數(shù)據(jù)進(jìn)行保存與管理。對(duì)單一映像文件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 主要通過(guò)給出鎖結(jié)構(gòu)的定義、鎖管理的規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式鎖管理機(jī)制。通過(guò)各模塊的相互協(xié)作, 最終實(shí)現(xiàn) . 英文摘要 With the rapid growth of information, the method, which makes storage moreeffective and system hig

4、her availability, is to be solved摘要 4-5ABSTRACT 5第一章緒論 13-171.1 研究背景 13-141.2 研究現(xiàn)狀 14-161.3 本文的研究?jī)?nèi)容及組織16-17 第二章 iSCSI 存儲(chǔ)技術(shù) 17-2421iSCSI 會(huì)話管理21數(shù)據(jù)單元 21實(shí)現(xiàn) 222.1 iSCSI 起源 172.2 iSCSI 工作模式 172.2.1 iSCSI 協(xié)議概念模型182.2.218-202.2.3 命名和尋址 202.2.4 iSCSI 命令和響應(yīng) 212.2.5 協(xié)議2.3 iSCSI 應(yīng)用 21-232.3.1 iSCSI 的2.3.2 iSCSI

5、 在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)上的應(yīng)用 22-232.4 小結(jié) 23-24 第三章 基于 iSCSI 存儲(chǔ)集群的研究 24-3.1.1443.1 存儲(chǔ)集群的分類及其工作模式 24-32三種工作模式24-253.1.2 磁盤鏡像存儲(chǔ)架構(gòu)和共享磁盤存儲(chǔ)架構(gòu) 25-263.1.3 可用性建模與分析26-323.2存儲(chǔ)集群的關(guān)鍵技術(shù)研究32-423.2.1 心跳檢測(cè) 32343.2.2 故障接管 34-353.2.3 故障恢復(fù)35-363.2.4 檢查點(diǎn)技術(shù)36-373.2.5 數(shù)據(jù)鏡像 37-383.2.6 單一映像文件系統(tǒng)38393.2.7 分布式鎖管理39-413.2.8 技術(shù)的融合 41-423.3 iSCSI

6、 與存儲(chǔ)集群結(jié)合42-433.3.1 可行性 42-433.3.2優(yōu)勢(shì)433.4小結(jié) 43-44 第四章 iSCSI-SCSNA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44-584.1 iSCSI-SCSNA 的整體設(shè)計(jì)44-464.2 核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 46-574.2.1 心跳檢測(cè)模塊46514.2.2 故障接管模塊 51-524.2.3 數(shù)據(jù)鏡像模塊 52-574.3 iSCSI-SCSNA 的工作流程574.4 小結(jié)57-58 第五章 iSCSI-SCSSA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-745.1 iSCSI-SCSSA 的整體設(shè)計(jì) 58-605.2 單一映像文件系統(tǒng)60-735.2.1單一映像文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)60-6

7、15.2.2 鎖結(jié)構(gòu) 61-695.2.3 鎖管理與鎖定位69-735.3 iSCSI-SCSSA的工作流程735.4 小結(jié) 73-74 第六章 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與測(cè)試74-796.1 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)74-756.1.1 單機(jī)模式與雙機(jī)模式可用度對(duì)比 74-756.1.2 iSCSI-SCSNA 與 iSCSI-SCSSA性能比較 756.2 系統(tǒng)測(cè)試與分析75-786.2.1 系統(tǒng)測(cè)試分類 75-766.2.2 測(cè)試環(huán)境 76776.2.3 測(cè)試結(jié)果與分析77-786.3 小結(jié) 78-79 第七章 總結(jié)與展望79-817.1 總結(jié) 79-807.2 展望 80-81 參考文獻(xiàn) 81-853.3 i

8、SCSI 與存儲(chǔ)集群結(jié)合42433.3.1 可行性 42-433.3.2 優(yōu)勢(shì)433.4 小結(jié) 43-44 第四章 iSCSI-SCSNA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44584.1 iSCSI-SCSNA 的整體設(shè)計(jì)44-464.2 核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 46-574.2.1 心跳檢測(cè)模塊46514.2.2 故障接管模塊 51-524.2.3 數(shù)據(jù)鏡像模塊 52-574.3 iSCSI-SCSNA 的工作流程574.4 小結(jié)57-58 第五章 iSCSI-SCSSA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-745.1 iSCSI-SCSSA 的整體設(shè)計(jì) 58-605.2 單一映像文件系統(tǒng)60-735.2.1單一映像文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

9、60-615.2.2 鎖結(jié)構(gòu) 61695.2.3 鎖管理與鎖定位69-735.3 iSCSI-SCSSA的工作流程735.4 小結(jié) 73-74 第六章 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與測(cè)試74-796.1 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)74-756.1.1 單機(jī)模式與雙機(jī)模式可用度對(duì)比 74-756.1.2 iSCSI-SCSNA 與 iSCSI-SCSSA性能比較 756.2 系統(tǒng)測(cè)試與分析75-786.2.1 系統(tǒng)測(cè)試分類 75-766.2.2 測(cè)試環(huán)境 76776.2.3 測(cè)試結(jié)果與分析77-786.3 小結(jié) 78-79 第七章 總結(jié)與展望79-817.1 總結(jié) 79-807.2 展望 80-81 參考文獻(xiàn) 81-853.

10、3 iSCSI 與存儲(chǔ)集群結(jié)合42433.3.1 可行性 42-433.3.2 優(yōu)勢(shì)433.4 小結(jié) 43-44 第四章 iSCSI-SCSNA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44-584.1 iSCSI-SCSNA 的整體設(shè)計(jì)44-464.2 核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 46-574.2.1 心跳檢測(cè)模塊46514.2.2 故障接管模塊 51-524.2.3 數(shù)據(jù)鏡像模塊 52-574.3 iSCSI-SCSNA 的工作流程574.4 小結(jié)57-58 第五章 iSCSI-SCSSA 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-745.1 iSCSI-SCSSA 的整體設(shè)計(jì) 58-605.2 單一映像文件系統(tǒng)60-735.2.1單一映像文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)60-615.2.2 鎖結(jié)構(gòu) 61695.2.3 鎖管理與鎖定位69-735.3 iSCSI-SCSSA的工作流程735.4 小結(jié) 73-74 第六章 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)與測(cè)試74-796.1 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)74-756.1.1 單機(jī)模式與雙機(jī)模式可用度對(duì)比 74-756.