随着信息科学技术的高速发展,人们对海量信息存储的需求日益增长。CPU的处理速度和存储设备I/O处理速度之间的差距越来越大,为了弥补这种处理速度的差异,在磁盘阵列中加入Cache来缓存并管理数据,尽可能减少读写磁盘的开销,缩短I/O请求的响应时间,从而提高存储系统的I/O性能。如何合理地组织与管理Cache,使其发挥最大的效益,一直以来成为存储界研究的热门课题。合理的Cache组织和调度策略,是提高查找效率和命中率的关键。传统的基于哈希表的组织方式,存在碰撞问题,需要二次索引。采用基树组织Cache能够实现快速定位,缩短检索时间。在对众多Cache替换算法进行研究分析的基础上,选用了简单高效的最近最少使用替换算法(Least Recently Used,LRU),通过循环链表来分离读写Cache,并实现LRU调度策略。Cache的预取技术是指根据数据访问的规律性,将未来可能访问到的数据块预先存放到Cache中,以提高数据访问的命中率,缩短I/O响应时间。在网络存储环境中,系统通常要处理多个用户请求,根据局部性原理,每个用户请求很可能集中在各自的连续区域,采用基于基树节点的预取算法,对预取区域进行合理规划,提高预取数据的命中率,减少无用数据的预取,进一步提高了存储系统的性能。在SCSI目标端中间层SCST(SCSI Target mid-level)的基础上,综合使用多种Cache技术,设计并实现Cache的各个功能模块,并整合到iSCSI磁盘阵列的目标端驱动程序中。采用多种测试方法对加入Cache功能的磁盘阵列进行测试,结果表明,带有Cache功能的磁盘阵列的I/O性能在一定程度上得到提升。