服务部署系统关键技术研究与实现

论文摘要

传统计算机系统以内置磁盘式计算机为主体，其计算资源和存储资源通过物理总线静态相绑定形成固定的计算环境，无法为用户提供个性化的、易用的计算环境。而服务部署系统在计算资源与存储资源相分离的基础上，通过节点上的虚拟连接器，将二者动态重构形成所需的计算环境。本文提出一种虚拟连接器的实现方案——VSCSI(Virtual SCSI)系统，并对服务部署及节点高可用机制进行了研究。本文的工作分为三部分： 1．提出了虚拟连接器的方案——VSCSI(Virtual SCSI)系统。在深入分析国内外动态构造计算环境的相关研究基础上，研究了计算与存储相分离的理论模型与服务部署系统的整体框架，提出了前端计算节点与后端存储节点间数据通路的实现机制——VSCSI，以及数据通路上的数据流的流动形式。 2．阐述了VSCSI实现方法与性能优化方案。设计并实现了基于功能模拟的网络端的虚拟网络设备，以及客户端的VSCSI虚拟设备，从而构建了分离后的计算资源与存储资源间的数据通路，实现了计算环境的动态重构。在此基础上，对其I／O性能进行了分析，并提出了性能优化的方案——层次化过滤的思想，实验表明经过优化后，系统性能有了大幅度的提升。 3．研究了服务部署与节点高可用机制。提出一种新的服务部署机制——服务在线迁移(SOM)。SOM实现了Windows系统的快速部署。在对三种高可用方案进行研究分析的基础上，基于异步I／O模式实现了高可用的原型系统，该系统兼顾了系统性能与可用性两个指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 存储和计算相分离的必要性
• 1.2 基于VSCSI的动态服务部署系统
• 1.3 VSCSI系统I/O性能分析与优化
• 1.4 客户端高可用研究
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 VSCSI动态服务部署系统
• 2.1 国内外研究现状
• 2.1.1 无盘工作站
• 2.1.2 ClearCube公司的Blade PC系统
• 2.1.3 HP的CCI系统
• 2.1.4 对比分析
• 2.2 存储和计算分离的理论模型
• 2.3 基于VSCSI的动态服务部署系统的体系结构
• 2.3.1 基于VSCSI的动态服务部署系统的整体框架
• 2.3.2 客户端VSCSI系统
• 2.3.3 存储服务系统
• 2.3.4 管理服务系统
• 2.4 系统实际应用及特点
• 第三章 客户端VSCSI系统的实现
• 3.1 VSCSI系统设计原理
• 3.2 VSCSI系统逻辑功能实现
• 3.2.1 网络存储协议接口实现
• 3.2.2 VSCSI功能模块实现
• 3.2.3 完善前后级模拟的一些其它设计
• 3.3 小结
• 第四章 VSCSI系统I/O性能分析与优化
• 4.1 性能分析和评价的依据
• 4.2 VSCSI系统性能分忻
• 4.3 VSCSI系统优化方案
• 4.4 VSCSI系统优化后的比较
• 4.5 小结
• 第五章 Windows集群服务部署机制
• 5.1 服务部署架构
• 5.2 服务迁移机制
• 5.2.1 传统数据迁移
• 5.2.2 服务在线迁移
• 5.2.3 SOM数据一致性
• 5.3 SOM实现模块及数据一致性保证
• 5.3.1 SOM一致性状态生成模块
• 5.3.2 HRF
• 5.3.3 SOM迁移模块
• 5.4 性能测试和功能评价
• 5.5 小结
• 第六章 服务部署系统高可用服务研究
• 6.1 数据一致性
• 6.2 高可用系统的基本架构
• 6.3 基于数据迁移实现客户端服务高可用
• 6.4 基于同步I/O请求实现客户端服务高可用
• 6.4.1 同步I/O HA模式
• 6.4.2 异步I/O HA模式
• 6.4.3 HA模式的选择标准
• 6.5 基于异步模式实现客户端高可用原型系统
• 6.5.1 元数据格式
• 6.5.2 位图信息
• 6.5.3 系统初始创建过程
• 6.5.4 系统I/O流
• 6.5.5 同步I/O流
• 6.6 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 下一步研究方向
• 7.3 收获与体会
• 参考文献
• 硕士论文研究期间所发表的论文
• 致谢