双控制器磁盘阵列数据同步通道中的高速传输技术研究

论文摘要

当今信息存储对于各行业的重要性日益明显,对存储软硬件的容量增长、可靠性和高效性等都提出了新的要求和挑战。在信息存储领域,磁盘阵列技术从产生起就一直发挥着重要的作用。双控制器磁盘阵列是一项提高磁盘阵列控制器可靠性的技术,通过控制器的冗余机制,保证了在单台控制器出现故障的情况下,系统仍能对外提供不间断服务,也避免造成用户的重要数据丢失和损坏。双控制器磁盘阵列运行时,其中一个磁盘阵列控制器需要维护另外一台控制器的缓冲区数据镜像,涉及大量的数据传输工作,因此控制器之间的高速数据同步通道对磁盘阵列系统的效率有重要的影响。设计了双控制器磁盘阵列数据同步通道的高速数据传输方案。数据同步通道在Linux内核态的SCST（SCSI Target Mid-level for Linux）的I/O处理层之下运行,传输的对象是控制器的缓存数据。设计包括基于不同软件协议栈和硬件设备的两种方案。第一种方案是基于TCP/IP协议的万兆以太网通道,使用内核态的套接字通信实现控制器之间高速数据传输。第二种方案通过PCIe通道映射远端服务器的内存地址空间,使用DXH510主机适配器和CX4铜缆数据传输线作为底层传输介质。数据传输通道的性能测试结果显示,万兆以太网通道和PCIe通道两种方案都达到较高的传输性能,其中使用巨型帧技术的万兆以太网通道方案的传输效率达到90%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 双控制器磁盘阵列介绍
• 1.3 高速传输通道的发展概况
• 1.4 本文研究的内容和组织
• 2 双控制器磁盘阵列系统设计
• 2.1 双控制器磁盘阵列的架构
• 2.2 数据同步通道的层次
• 2.3 本章小结
• 3 数据同步通道中的高速传输方案设计
• 3.1 总体通信架构
• 3.2 数据同步通道中的多线程技术
• 3.3 缓冲区结构与锁的粒度
• 3.4 数据同步通道中的锁机制
• 3.5 I/O 复用技术
• 3.6 本章小结
• 4 实现方案
• 4.1 万兆以太网通道方案
• 4.2 PCIe 通道方案
• 4.3 本章小结
• 5 性能测试与评估
• 5.1 测试平台
• 5.2 通道性能测试
• 5.3 模拟应用性能测试
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献