首页> 正文

网络存储中的数据容错与容灾技术研究

2020-11-22阅读(628)

网络存储中的数据容错与容灾技术研究

论文摘要

随着信息技术的飞速发展，计算机的应用模式由早期的以计算为核心演变为以数据处理为核心，计算机的重要性更多体现在对数据的存储、处理等方面，因此数据的价值远远高于计算机系统设备的价值。这对数据的可用性提出了越来越高的要求，数据容错与容灾技术作为提高数据可用性的有效技术手段受到了广泛的关注，对数据容错和容灾技术的研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以航空科学基金项目“面向航空专网的网络容灾技术研究”（课题编号：03F53031）和西安市工业攻关计划“面向电子政务网的网络容灾系统”（课题编号：GG200312）为背景，研究了网络存储体系结构中的数据容错与容灾技术：首先构建一个基于iSCSI协议的虚拟化存储系统模型，接着对该模型中的安全数据传输、多容错数据布局、异构存储系统数据布局，以及针对不同应用领域的数据容灾技术进行了深入的研究。本文的主要研究成果及创新之处体现在：1、提出了两种针对iSCSI协议的安全机制目前的iSCSI协议没有考虑传输安全问题，存在数据被窃听和篡改等安全威胁。本文提出了两种iSCSI安全机制：基于网络层安全协议IPSec的iSCSI安全机制和基于应用层安全协议SSH的iSCSI安全机制。通过在网络协议栈的不同层次进行安全处理，以较低的系统开销实现了数据的安全传输。2、提出了多容错数据布局算法DP-RAID和TP-RAID当前的单容错数据布局所能实现的数据可用性已经不能满足应用对高可用性的需求。本文提出的DP-RAID和TP-RAID是基于水平和对角奇偶校验，并可分别容许两个和三个磁盘故障的数据布局。与同类布局相比，这两种布局的编码解码实现较为简单，小数据写性能高、计算负载小。3、提出了异构存储系统数据布局算法PA-RAID0现有的数据布局不考虑磁盘组件在容量和I／O性能方面的差异。本文提出的PA-RAID0布局根据不同磁盘的容量差异确定布局周期，在布局周期内根据不同磁盘的I／O性能差异确定地址块的分布。该布局在保证100％存储空间利用率的同时，也充分利用高速磁盘的高I／O性能，提高了存储系统的并发性。4、提出了一种基于日志的异步数据复制协议ARPDL传统的异步数据复制协议的主要问题是主从存储系统的数据一致性不能得到保证。本文提出的ARPDL通过基于日志的写请求分批传播，减少了传输的数据量，同时通过批命令的原子提交，避免了写顺序不一致引起的主从存储系统之间数据视图不一致。ARPDL对写请求具有较快的响应速度，也较好的保证了数据一致性。5、提出了一种基于纠删码的数据容灾模型远程数据复制适用于单个数据节点的环境中，对于多个数据节点的应用领域，通过远程数据复制分别为每一个数据节点建立异地容灾节点，存储开销巨大，实现的数据可用性也有限。本文将纠删码理论应用于数据容灾领域，提出了针对多数据节点环境的数据容灾模型，以很低的存储开销达到很高的数据可用性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 网络存储体系结构
  • 1.2.1 NAS
  • 1.2.2 SAN
  • 1.2.3 IP存储
  • 1.2.4 存储虚拟化
  • 1.3 数据布局研究现状
  • 1.4 备份和容灾技术现状
  • 1.4.1 数据备份技术
  • 1.4.2 容灾技术
  • 1.4.3 容灾与备份的区别
  • 1.4.4 容灾技术现状
  • 1.5 本文的主要研究内容和贡献
  • 1.6 本文的组织结构
  • 1.7 课题来源
  • 第二章 基于iSCSI协议的虚拟化网络存储系统
  • 2.1 引言
  • 2.2 iSCSI协议研究
  • 2.2.1 iSCSI协议结构
  • 2.2.2 iSCSI基本通信方式
  • 2.2.3 iSCSI协议I/O性能
  • 2.3 存储虚拟化概述
  • 2.3.1 存储虚拟化的实现方法
  • 2.3.2 存储虚拟化的实现模型
  • 2.4 基于iSCSI协议的对称虚拟化存储系统
  • 2.4.1 系统模型
  • 2.4.2 原型实现
  • 2.4.3 性能分析
  • 2.4.4 小结
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 iSCSI协议安全机制研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 基于IPSec的iSCSI分级安全机制
  • 3.2.1 IPSec简介
  • 3.2.2 iSCSI安全分级
  • 3.2.3 IPSec的实现方式
  • 3.2.4 试验与分析
  • 3.3 基于SSH的iSCSI安全机制
  • 3.3.1 SSH简介
  • 3.3.2 基于SSH的iSCSI安全机制
  • 3.3.3 试验与分析
  • 3.4 安全机制比较
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 网络存储系统多容错数据布局
  • 4.1 引言
  • 4.2 RAID综述
  • 4.2.1 基本RAID布局
  • 4.2.2 校验散布布局
  • 4.2.3 理想布局评价准则
  • 4.2.4 单容错数据布局可靠性分析
  • 4.3 多容错数据布局的必要性
  • 4.4 多容错数据布局研究现状
  • 4.4.1 单校验条纹布局
  • 4.4.2 多校验条纹布局
  • 4.4.3 复合式多容错布局
  • 4.5 双容错数据布局DP-RAID
  • 4.5.1 DP-RAID-odd数据布局
  • 4.5.2 DP-RAID-even数据布局
  • 4.5.3 数据重构
  • 4.5.4 DP-RAID可靠性与性能分析
  • 4.5.5 DP-RAID数据布局小结
  • 4.6 三容错数据布局TP-RAID
  • 4.6.1 TP-RAID1数据布局
  • 4.6.2 TP-RAID2数据布局
  • 4.6.3 数据重构
  • 4.6.4 可靠性分析
  • 4.6.5 性能分析
  • 4.6.6 TP-RAID布局小结
  • 4.7 本章小结
  • 第五章 异构存储系统数据布局
  • 5.1 引言
  • 5.2 异构存储系统存在的问题
  • 5.3 异构存储系统数据布局研究现状
  • 5.4 性能自适应异构数据布局
  • 5.4.1 普通布局
  • 5.4.2 Adaptive RAID0
  • 5.4.3 PA-RAID0数据布局
  • 5.4.4 PA-RAID0布局与I/O合并
  • 5.5 仿真研究
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 基于远程数据复制的数据容灾模型
  • 6.1 引言
  • 6.2 容灾的基本理论
  • 6.2.1 容灾的分类
  • 6.2.2 容灾的等级
  • 6.2.3 国内外研究现状
  • 6.3 数据容灾系统关键技术
  • 6.4 一种基于日志的两阶段提交异步数据复制协议
  • 6.4.1 概述
  • 6.4.2 异步数据复制协议ARPDL
  • 6.4.3 ARPDL中的关键技术
  • 6.4.4 ARPDL小结
  • 6.5 基于iSCSI-SAN的远程数据容灾系统
  • 6.6 本章小结
  • 第七章 基于纠删码的数据容灾模型
  • 7.1 引言
  • 7.2 纠删码在存储技术中的应用现状
  • 7.3 基于纠删码的数据容灾模型
  • 7.3.1 纠删码属性
  • 7.3.2 基于纠删码的数据容灾模型
  • 7.4 基于纠删码的数据容灾模型性能分析
  • 7.4.1 数据可用性比较
  • 7.4.2 相关参数对纠删码性能的影响
  • 7.5 针对数据容灾的纠删编码技术研究
  • 7.5.1 短奇偶校验码
  • 7.5.2 短奇偶校验纠删码中的数据一致性研究
  • 7.6 本章小结
  • 第八章 全文总结
  • 8.1 本文取得的研究成果
  • 8.2 下一步的研究方向
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况说明
  • 攻读博士学位期间发表论文情况
  • 攻读博士学位期间参加科研情况
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].浅谈云容灾技术[J]. 科学家 2016(16)
    • [2].探讨网络存储中的数据容错与容灾技术[J]. 信息通信 2020(03)
    • [3].医院信息安全管理中异地双活容灾技术的运用分析[J]. 数字技术与应用 2018(05)
    • [4].智慧校园容灾安全管理存在的问题及其对策[J]. 智库时代 2018(27)
    • [5].基础电信核心网的容灾技术研究[J]. 数据通信 2008(05)
    • [6].IT系统备份及容灾技术研究[J]. 电信快报 2013(01)
    • [7].企业信息系统容灾技术架构分析与应用[J]. 信息技术 2013(05)
    • [8].基于网络容灾技术研究[J]. 电脑知识与技术 2012(09)
    • [9].信息系统容灾技术的应用设计与比较[J]. 医疗卫生装备 2010(04)
    • [10].存储集群容灾技术在海南电网数据中心的应用[J]. 电力信息与通信技术 2015(11)
    • [11].软交换中的信息容灾技术探讨[J]. 电子技术与软件工程 2014(16)
    • [12].容灾技术在非编网络中的应用[J]. 广播与电视技术 2008(03)
    • [13].容灾技术在医院信息化建设中的应用研究[J]. 中国医学装备 2012(08)
    • [14].IT系统应急容灾技术介绍与选型[J]. 通讯世界 2016(13)
    • [15].电力系统容灾技术研究[J]. 科技信息 2012(27)
    • [16].基于平台服务的通用容灾方案[J]. 中国新通信 2019(18)
    • [17].基于Oracle Data Guard的数据库容灾方案的设计[J]. 信息通信 2019(09)
    • [18].容灾技术在电力企业的研究与应用[J]. 数字通信世界 2018(01)
    • [19].基于Oracle数据库的容灾技术研究[J]. 信息与电脑(理论版) 2018(11)
    • [20].网络服务器容灾技术应用研究[J]. 湖南工业职业技术学院学报 2011(04)
    • [21].浅析WCDMA核心网容灾技术[J]. 合作经济与科技 2010(18)
    • [22].容灾技术在移动智能网中的应用探讨[J]. 电子技术与软件工程 2015(04)
    • [23].NGN系统容灾技术分析[J]. 中国新通信 2014(06)
    • [24].浅析远程容灾技术[J]. 科技资讯 2008(19)
    • [25].云容灾技术在城镇燃气公司的应用分析[J]. 石化技术 2018(03)
    • [26].市级气象数据中心容灾体系设计[J]. 气象水文海洋仪器 2018(03)
    • [27].医院目前主流容灾技术的对比分析[J]. 数字技术与应用 2016(10)
    • [28].基础电信核心网的容灾技术研究[J]. 通信世界 2008(26)
    • [29].VoLTE网络分组域设备容灾技术研究[J]. 电视技术 2016(02)
    • [30].企业信息系统容灾技术浅谈[J]. 仪器仪表标准化与计量 2016(04)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  

    网络存储中的数据容错与容灾技术研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5