智能网络磁盘（IND）存储系统调度算法研究

论文摘要

网络数据信息爆炸性的增长，宽带的快速发展，存储已经成为企业信息系统的基础和核心。随着企业信息的快速增长和对安全、可靠性等要求的提高，使得存储技术变得越来越重要，存储技术成为当前研究的热点。研究人员投入了大量的精力研究网络存储技术，不断地提出新的存储思想和网络存储框架。目前NAS和SAN存储系统广泛地应用在各个行业的应用系统中，并成为各种应用系统的重要组成部分，然而NAS性能一般，管理复杂，SAN价格高，不能兼容现有存储系统。鉴于目前网络存储系统中存在的问题，研究人员提出了下一代网络存储系统的主要目标是智能化、高可扩展性和高可靠性的网络存储系统。本文分析和研究了网络存储与智能存储技术研究的进展，讨论了网络存储框架的优缺点以及新的存储思想。评述当前分布式文件系统的研究进展，并且分析它们的优缺点。本文提出了基于智能算法的智能网络磁盘IND存储系统的存储方案，设计了IND存储系统的总体结构，探讨了IND存储系统的构建方法。本文设计了外部交互协议EIP和内部交互协议IIP，通过EIP和IIP完成IND存储系统的信息交互。本文提出了一种新的分布式文件系统，通过该文件系统实现IND存储系统的虚拟存储特性，提出了智能网络磁盘调度算法，通过各种智能策略体现IND存储系统智能特性。IND存储系统把文件服务器分放到智能磁盘，避免了单点故障和性能瓶颈，IND直接接入网络，通过智能调度算法并行调度多个IND，实现数据的并行传输，提高了IND存储系统的存储服务能力。通过JAVA实现智能网络磁盘(IND)存储系统的调度算法的模拟程序。最后进行试验测试，结果表明本文提出的智能网络磁盘系统能够有助于避免单点故障，提高文件的传输效率。预计今后它必将是计算机网络存储系统中一种非常有效的新型网络存储系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 网络存储研究现状
• 1.2.1 网络存储的关键技术
• 1.2.2 网络存储体系结构
• 1.2.3 分布式文件系统
• 1.3 研究内容以及目标
• 第二章 IND存储系统概述
• 2.1 IND存储系统总体结构
• 2.2 IND内部结构
• 2.3 IND存储系统预期目标
• 2.4 小结
• 第三章 IND智能算法机理
• 3.1 IND分布式文件系统/虚拟存储
• 3.1.1 IND分布式文件系统结构
• 3.1.2 IND分布式文件系统快速定位
• 3.1.3 IND分布式文件系统读文件流程
• 3.1.4 IND分布式文件系统写文件流程
• 3.1.5 IND分布式文件系统查看目录信息流程
• 3.1.6 IND分布式文件系统创建目录流程
• 3.2 IND智能算法原理
• 3.2.1 IND的负载均衡策略
• 3.2.2 INDMaster选举策略
• 3.2.3 IND加入/移出策略
• 3.2.4 IND分发策略
• 3.2.6 IND心跳机制
• 3.2.7 IND信息同步策略
• 3.2.8 IND容量平衡策略
• 3.2.9 IND Cache策略
• 3.3 IND智能算法数据结构
• 3.3.1 INDId规范
• 3.3.2 IND基本信息表
• 3.3.3 IND心跳机制表
• 3.3.4 IND Cache策略表
• 3.3.5 IND分布式文件系统表
• 3.4 小结
• 第四章 IND智能算法协议设计
• 4.1 IND外部接口协议
• 4.1.1 协议设计
• 4.1.2 消息定义
• 4.2 IND内部接口协议
• 4.2.1 协议设计
• 4.2.2 消息定义
• 4.3 IND通讯协议栈实现
• 4.3.1 EIP协议栈实现
• 4.3.2 IIP协议栈实现
• 4.4 小结
• 第五章 IND智能算法的实现
• 5.1 IND智能算法模块设计
• 5.1.1 IND智能算法模块结构
• 5.1.2 IND智能算法模块启动流程
• 5.2 IND分布式文件系统
• 5.2.1 IND分布式文件系统流程图
• 5.2.2 IND分布式文件系统文件信息模块
• 5.3 IND存储服务（EIPService）
• 5.3.1 IND存储服务系统流程图
• 5.3.2 IND存储服务启动流程
• 5.3.3 IND存储服务系统代码以及配置文件
• 5.4 IND内部服务（IIPService）
• 5.4.1 IND内部服务系统流程图
• 5.4.2 IND内部服务启动流程
• 5.4.3 IND内部服务系统代码以及配置文件
• 5.5 IND发现离开机制
• 5.5.1 IND发现机制
• 5.5.2 IND离开机制
• 5.6 IND定时任务
• 5.6.1 IND心跳机制定时任务
• 5.6.2 IND信息同步定时任务
• 5.6.3 IND容量平衡与Cache策略
• 5.7 IND管理模块
• 5.7.1 IND管理模块架构
• 5.7.2 IND管理模块代码
• 5.8 IND驱动程序
• 5.8.1 IND驱动程序框架结构
• 5.8.2 IND驱动程序代码示例
• 5.9 小结
• 第六章 IND智能算法模拟测试与结果分析
• 6.1 IND智能算法测试环境
• 6.1.1 IND系统测试环境
• 6.1.2 IND系统性能指标
• 6.1.3 IND系统测试用例
• 6.2 IND智能算法测试结果
• 6.2.1 高性能测试
• 6.2.2 可扩展性测试
• 6.2.3 自适应性测试
• 6.2.4 可管理性测试
• 6.2.5 可靠性测试
• 6.3 小结
• 第七章 全文工作总结
• 7.1 本文的主要研究工作和创新点
• 7.1.2 本文的主要研究工作
• 7.1.2 创新点
• 7.2 对未来研究工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文和获奖情况