随着高性能计算技术和高性能计算应用技术的不断进步,高性能计算机的应用范围越来越广。同时,一些典型的高性能计算应用不仅数据存储规模变大,更呈现出I/O强度高的特点。针对高性能计算机存储系统在处理I/O密集型应用时更加凸显的I/O瓶颈问题,提出面向高性能计算机的结构特点和空闲资源,设计和实现一个分布式内存文件系统。为此,开展了以下几个方面的研究工作:(1)研究了分布式文件系统在元数据管理、数据分布、一致性和可用性等方面的主要技术。结合典型的分布式文件系统及高性能计算领域的相关研究工作进行深入分析。(2)设计和实现了一个符合要求的分布式内存文件系统DMFS(Distributed Memory File System)。实现了高可用的元数据服务,支持动态扩展的数据存储服务分组,以及基于内存块的对象存储形式和基于RDMA的数据传输机制。(3)研究了适合DMFS的副本管理策略。通过结合用户访问特征和综合评价指数,实现了平衡文件访问收益和副本创建代价的副本放置和选择策略。(4)基于DMFS设计和实现了一个便捷、高效的I/O trace工具,用于跟踪运行在DMFS上应用的I/O过程,为分析应用的I/O特性提供有效的技术手段。(5)在TH-1A高性能计算机上进行系统测试。通过Benchmark测试和应用测试全面评估DMFS的性能和实用价值。