基于SCSI故障注入的可用性评测工具设计与实现

论文摘要

信息技术正从以计算设备为核心的计算时代和以交换机为中心的网络时代进入到以存储为核心的存储时代。面对大容量存储设备和存储系统,准确评测其应用级性能、可用性是待解决的关键问题。故障注入方法通过人为引入故障加速系统的失效,并通过观察系统在出现故障之后的行为,能够全面反映系统统合性能。由于海量存储系统高I/O带宽、高并发、大容量的特点,现有的故障注入工具不能有效评测系统计算可用性。本文针对海量存储磁盘系统,定义了SCSI磁盘I/O故障模型,包括读写失效故障、总线忙故障、磁盘挂起故障、命令队列溢出故障。设计和实现了一种基于SCSI协议的故障注入工具,该工具利用SCSI协议中间层提供的接口函数截获SCSI上层命令,然后修改命令,能够实现多种暂态和永久故障的注入,有效的模拟了存储系统可能遇到的各种故障。通过比较系统在故障前与故障中的应用级性能,得出存储系统计算可用性指标。使用本评测工具对SAN架构的海量存储系统进行可用性评测。根据目标系统特点确定故障模型和注入参数,注入结束后,进行注入结果回收和离线数据分析,通过计算注入成功率验证了本评测工具的有效性和实用性;并通过IOZONE测量目标系统在注入故障前与注入故障后的文件系统读写性能,评测了目标系统的可用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题目的与意义
• 1.2 可用性评测简介
• 1.2.1 可用性概念
• 1.2.2 可用性评测方法
• 1.2.3 国内外研究现状
• 1.3 基于故障注入的可用性评测技术研究
• 1.3.1 故障的分类
• 1.3.2 故障注入技术分类
• 1.3.3 故障注入技术的发展
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 论文结构
• 第2章 基于SCSI 故障注入的评测工具总体设计
• 2.1 评测工具的硬件环境及整体架构
• 2.1.1 基于SAN 架构的海量存储系统配置
• 2.1.2 数据I/O 路径及故障注入工具的实现层次
• 2.2 基于SCSI 故障注入的可用性评测工具的模块设计
• 2.2.1 SCSI 故障注入工具总体设计
• 2.2.2 触发机制与故障注入模块
• 2.2.3 结果回收与数据处理模块
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于SCSI 故障注入的可用性工具的实现
• 3.1 主控模块的实现
• 3.2 故障注入模块的实现
• 3.2.1 SCSI 读写过程
• 3.2.2 关键数据结构
• 3.2.3 故障注入工具注入流程
• 3.3 信息回收和结果回收模块
• 3.4 实现中的难点及其解决方法
• 3.4.1 动态加载技术
• 3.4.2 用户态控制模块和内核故障注入模块交互
• 3.5 本章小结
• 第4章 故障注入实验及结果分析
• 4.1 测试环境
• 4.2 故障注入实验及结果分析
• 4.2.1 故障注入实验一及分析
• 4.2.2 故障注入实验二及分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢