基于IP存储的数据容灾技术研究与实现

论文摘要

随着网络技术和存储技术的不断发展,网络存储孕育而生,弥补了单一存储设备在性能和功能上的不足。数据的复制和容灾是网络存储中的重要研究课题。三地数据容灾技术一方面通过自动切换到本地备份存储服务器保证数据高可用性,另一方面通过异地容灾备份增强了系统可靠性,为企业提供安全可靠的数据存储服务。同传统的基于光纤的数据容灾技术相比,基于IP存储的数据容灾技术成本低廉,具有良好的性能和高度的可扩展性等优点。本文结合了当前大多数中小企业的需要,重点研究了基于IP网络存储的三地数据容灾方案,设计了基于iSCSI协议的级联远程复制系统架构,并在微机环境下实现了该系统的模型。首先实现了具有备份和容灾等基本功能的系统,该系统由提供本地数据实时复制和切换功能的本地子系统和提供异地容灾功能的异地子系统级联而成。为了避免本地子系统性能损失和解决两级子系统在网络环境差异较大时协调性差的问题,对基本功能架构的系统进行性能优化和功能优化:在同步复制模块中引入控制数据源副版本一致的并行技术,提高本地子系统的性能;并采取在异地复制模块中加入元数据记录机制,提高了两级子系统在网络环境差异较大时的协同工作能力。对系统的性能测试和功能测试显示,优化后的系统模型的性能较优化前有了明显的提高,读写性能接近未加入任何功能模块的原iSCSI系统,系统存储备份和容灾功能完善,即使在两级子系统网络环境因素差异很大时也能正常工作。该系统为中小企业建立切实可行的三地数据容灾方案提供了模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文主要工作
• 1.3 论文结构
• 第二章 网络存储和容灾
• 2.1 网络存储技术研究
• 2.2 容灾技术研究
• 2.3 基于级联远程复制系统的三地数据容灾方案
• 第三章 iSCSI技术
• 3.1 SCSI技术研究
• 3.2 iSCSI技术研究
• 3.2.1 iSCSI协议概述
• 3.2.2 iSCSI PDU
• 3.2.3 iSCSI读写流程
• 3.3 intel公司的iSCSI实现
• 3.3.1 启动器端的实现
• 3.3.2 目标端的实现
• 第四章 系统基本功能设计与实现
• 4.1 系统基本功能架构
• 4.2 存储备份功能的实现
• 4.2.1 本地复制模块
• 4.2.1.1 模块构成
• 4.2.1.2 工作流程
• 4.2.1.3 代码实现
• 4.2.2 异地复制模块
• 4.2.2.1 模块构成
• 4.2.2.2 工作流程
• 4.2.2.3 代码实现
• 4.3 容灾功能的实现
• 4.3.1 实现机制
• 4.3.2 数据一致性状态追踪模块
• 4.3.2.1 设计思路
• 4.3.2.2 算法描述
• 4.3.2.3 代码实现
• 4.3.3 自动切换判断模块
• 4.3.4 自动切换执行模块
• 4.3.5 异地容灾
• 第五章 系统优化
• 5.1 基本功能架构的局限性
• 5.2 本地子系统性能优化
• 5.2.1 优化方法
• 5.2.2 优化后的模块构成
• 5.2.3 代码实现
• 5.3 两级子系统协同性优化
• 5.3.1 优化方法
• 5.3.2 优化后的模块构成
• 5.3.3 代码实现
• 第六章 系统测试
• 6.1 本地子系统性能测试
• 6.2 级联系统性能测试
• 6.2.1 两级网络环境因素接近的性能测试
• 6.2.2 两级网络环境因素差异大的性能测试
• 6.3 容灾功能测试
• 第七章 结束语
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢