网络存储Cache替换与磁盘调度算法研究

论文摘要

随着信息时代的到来，信息的价值显得越来越重要。同时，Internet的飞速发展使得数据快速增长，这给数据存储带来了很大的压力。对数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力和存储扩展能力等方面都提出了比过去更高的要求。这需要一个既能满足现在大容量数据存储要求，又能适应将来容量扩充要求的存储体系架构。而随着多媒体技术的发展，大规模多媒体网络存储系统成为研究的热点。多媒体存储系统需要巨大而可靠的存储空间和高I／O吞吐，I／O成为新的性能瓶颈。Cache技术、数据分布方式是影响存储系统的I／O性能和相应调度策略的关键因素，因此，研究海量多媒体网络存储系统中Cache替换策略、数据分布和磁盘调度策略具有重要意义，本文围绕这些问题开展了一些有意义的研究工作。（1）．对DAS、NAS、SAN的概念、特点和当前的应用进行了全面的阐述，对NAS与SAN存储方式进行了比较。对SAN中应用的核心技术如光纤通道、iSCSI、InfiniBand、磁盘阵列等进行了深入探讨。（2）．参阅了大量资料，借鉴了前人在提高存储设备的I／O性能乃至整个网络存储系统I／O性能方面的研究成果，包括Cache技术、磁盘调度算法、数据分布技术等。重点研究了Cache替换算法，提出了一种基于成本的替换算法，通过替换和加入自己的仿真模块，验证了该算法，并采用了新的性能评价指标--访问平均代价，结果显示，算法表现出很好的性能。此外还研究了满足多媒体应用的实时磁盘调度算法，提出了最早时限和最短寻道时间调度算法相结合的EDF&SSTF算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络存储研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的组织安排
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 论文的组织
• 第二章 存储技术的发展与关键技术
• 2.1 存储技术概述
• 2.1.1 NAS
• 2.1.2 SAN
• 2.1.3 SAN与NAS的不同
• 2.1.4 SAN需要解决的问题
• 2.2 网络存储发展的新概念
• 2.2.1 存储效用计算与信息生命周期管理
• 2.2.2 网络存储服务质量与安全
• 2.2.3 智能化网络存储系统与数据网格
• 2.2.4 面向对象的网络存储技术
• 2.3 网络存储关键技术
• 2.3.1 Fibre Channel
• 2.3.2 iSCSI技术
• 2.3.3 InfiniBand
• 2.4 网络存储设备I/O瓶颈问题
• 第三章 存储资源管理中的Cache替换算法
• 3.1 研究现状
• 3.2 基于成本的Cache替换算法
• 3.2.1 替换候选文件的排序函数
• 3.2.2 最小利益成本Cache替换策略
• 3.2.3 Cache替换策略的模拟
• 3.2.4 Cache替换算法的数据结构与实现
• 3.3 性能评价
• 3.3.1 性能评价指标
• 3.3.2 模拟结果
• 3.3.3 小结
• 第四章 连续媒体磁盘调度算法
• 4.1 影响磁盘I/O性能的因素
• 4.2 现有磁盘调度算法分析
• 4.2.1 传统磁盘调度算法
• 4.2.2 实时调度算法
• 4.3 最早时限和最短寻道时间调度算法（EDF&SSTF）
• 4.4 算法的模拟结果
• 4.5 校园网络高性能海量多媒体存储解决方案
• 4.5.1 校园网络对存储技术的性能要求
• 4.5.2 高性能海量多媒体校园网络存储的实现
• 4.5.3 校园网VOD/COD存储解决方案
• 第五章 总结与未来的工作
• 5.1 工作总结
• 5.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文情况