智能网络存储系统（INSS）存储管理技术研究

论文摘要

进入21世纪以来，随着网络存储技术的飞速发展，存储设备和存储网络的管理问题日益成为存储行业研究的热点。为了解决异构存储系统之间互操作性差、管理困难、费用高昂等问题，全球存储工业协会（SNIA）于2002年提出了标准化的存储管理规范（SMI-S），主要目的是为存储设备和存储管理软件之间提供标准化的通信方式，实现异构存储设备的统一管理，提高存储管理的灵活性和可靠性，降低管理成本。本文在认真分析了当前主流网络存储系统结构和存储管理技术的基础上，重点对课题组提出的新型智能网络存储系统（IntelligentNetworkStorageSystem，INSS）及其存储管理技术进行了详细的研究与设计。INSS综合了SAN、NAS和DAS的优点，通过智能化算法和虚拟化技术来解决存储容量扩展、单点失效和负载均衡等一系列目前在主流网络存储系统中普遍存在的问题，它具有高性能、高可靠性和智能化等特点，能够很好地满足用户对数据存取简单、高效等需求。为了更好地管理INSS，本文结合当前主流存储管理技术设计了INSS存储管理方案，初步实现了对INSS的监控与管理，提高了管理效率。以下是本文所做的主要研究工作：1、分析和研究了与INSS存储管理相关的SMI-S规范、Windows管理规范（WMI）、基于网络的企业管理（WBEM）和公共信息模型（CIM）等存储管理规范。2、根据INSS系统结构和心跳信息运行的不同位置，提出了三层INSS心跳网络的系统结构，并设计了一种适用于INSS的自适应心跳算法，该算法通过阶段性检测心跳服务等级动态调整心跳周期，有效减少了网络存储管理的通信量，提高了INSS的高可用性。3、在INSS自适应心跳算法的基础上，对INSS的负载均衡中的几个关键问题进行了研究，提出了一种分层动态负载均衡调度策略，为负载均衡算法提供了负载信息和任务调度支持。4、对设计和实现的INSS存储管理系统进行了功能测试，并对测试结果进行了相应的性能分析。测试结果证明，本文提出的存储管理方法能够实时监控INSS存储设备和存储网络，较好地提高了INSS的高可用性和存储性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 网络存储系统的发展现状
• 1.2.1 直连式存储（DAS）
• 1.2.2 网络附属存储（NAS）
• 1.2.3 存储区域网络（SAN）
• 1.2.4 各种网络存储系统特点小结
• 1.3 网络存储管理的现状与发展趋势
• 1.3.1 网络存储管理的现状
• 1.3.2 网络存储管理的发展趋势
• 1.4 课题研究的内容与意义
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 智能网络存储系统（INSS）与存储管理规范
• 2.1 智能网络存储系统（INSS）介绍
• 2.2 智能网络存储系统（INSS）的组成
• 2.2.1 INSS系统结构
• 2.2.2 元数据服务器
• 2.2.3 存储模块
• 2.2.4 应用服务器（客户端）
• 2.2.5 互联网络模块
• 2.3 存储管理计划规范介绍
• 2.3.1 公共信息模型
• 2.3.2 基于网络的企业管理
• 2.3.3 CIM和WBEM在SMI-S中的应用
• 2.3.4 SMI-S存储管理参考模型
• 2.4 Windows管理规范
• 2.5 SMI-S、WBEM、CIM和WMI之间的关系
• 2.6 本章小结
• 第三章 INSS存储管理系统方案设计
• 3.1 INSS存储管理系统
• 3.1.1 INSS存储管理系统设计目标
• 3.1.2 INSS存储管理系统结构
• 3.1.3 INSS存储管理策略
• 3.1.4 INSS存储管理系统功能
• 3.1.5 INSS存储管理与传统网络管理的区别与联系
• 3.2 系统开发和运行环境
• 3.3 INSS存储管理提供程序设计
• 3.3.1 提供程序的分类
• 3.3.2 提供程序的设计步骤
• 3.3.3 提供程序的功能设计
• 3.4 INSS存储管理系统客户端设计
• 3.4.1 管理员模式
• 3.4.2 用户访问模式
• 3.5 INSS性能监控模块设计
• 3.5.1 元数据服务器性能监控
• 3.5.2 存储系统性能监控
• 3.5.3 存储网络性能监控
• 3.6 本章小结
• 第四章 INSS存储管理系统关键技术研究
• 4.1 INSS心跳网络设计
• 4.1.1 INSS心跳算法模型设计
• 4.1.2 INSS心跳网络的层次
• 4.2 INSS自适应心跳算法设计
• 4.2.1 INSS自适应心跳算法的原理
• 4.2.2 INSS自适应心跳算法设计
• 4.3 INSS负载均衡设计的几个关键问题
• 4.3.1 INSS负载信息的通信原则
• 4.3.2 INSS负载信息的采集
• 4.3.3 INSS负载信息的计算
• 4.3.4 INSS负载均衡的调度策略
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试与分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 功能测试与分析
• 5.2.1 自适应心跳算法在INSS中的运用与分析
• 5.2.2 自适应心跳算法与固定周期心跳算法的比较
• 5.2.3 INSS性能监控测试
• 5.3 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 致谢