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当前数据的迅速增长对存储资源的容量和速度提出了空前的挑战。随着硬件技术的不断发展,特别是单硬盘容量的不断提升,使得单位存储空间的成本急剧下降,各单位和研究所相继采购存储资源用于存储和备份科学数据。这些存储资源都孤立的分散在广域网上,彼此之间无法方便的互相访问和存取数据,形成了存储资源孤岛的现象。
本文的研究目标是通过研究存储网格的概念,提出一种基于域的存储网格体系架构。利用此架构可实现广域网上分散的存储资源的统一管理和统一分配。该架构具有大规模、可扩展、高可用等特点,向上层应用或用户提供统一的全局访问视图。
基于以上目标,本文重点研究了基于域的存储网格体系架构,以及在此架构基础上的域划分和命名机制、路由服务模型、目录服务模型和目标定位、存储资源的统一标识和服务封装四个关键问题。建立一套完整的域划分和命名机制是基于域的存储网格体系的基础,而高效的路由服务模型、有效的目录服务模型和目标定位、规范的存储资源标识和服务封装方法是实现基于域的存储网格体系的重要手段和方法。
本文所取得的主要成果如下:
(1)提出了基于域的存储网格体系架构。该存储网格体系架构将存储网格中的节点划分为骨干节点和存储节点,并且提出了域的概念。该体系架构具有大规模、可扩展、高可用等特点。整个存储网格根据功能和服务的种类不同分成用户接口、元数据服务、数据冗余服务、数据存取服务、路由服务、存储资源六个层次。同时还对数据模型和服务模型进行了描述。
(2)研究了基于域的存储网格体系架构下的域划分机制和命名机制。在基于域的存储网格体系架构下,提出了一套域划分机制。通过提出匹配参数和亲和参数,将加入存储网格的骨干节点和存储节点划分为不同的域,并对节点的加入和退出进行了详细地描述并进行了测试模拟。通过域划分可行性测试可见,本文提出的域划分机制能较平均地将节点划归到不同的域内,每个域内节点之间具有较高的网络性能。
(3)提出了多域环境下的CATNET路由服务模型。本文基于Plaxton算法,加入了域的概念,将域环境下的路由划分为域间和域内两个路由服务接口。在路由表基础上,引入了上邻节点和下邻节点的概念。允许节点非正常退出。同时对节点加入和退出的路由复杂度进行了理论分析和实验模拟。
(4)研究了基于域的存储网格体系架构下的目录服务模型和目标定位技术。通过对目录服务模型中的元数据服务MDS和数据冗余服务DRS进行具体描述,讨论了如何通过上述两类服务定位最终的目标文件块。在目录服务模型中,采用了复制备份和容错备份并行的手段,进一步保证了数据的完整性,并且在一定程度上提高了用户获取文件的速度。
(5)针对不同类型的存储资源,设计了存储资源的统一标识和基于服务的封装方法。本文引用了元数据的标识方法,提出了一套针对存储资源的统一标识方法,并对其包含的元素进行了详细地描述和阐述。同时使用面向服务的架构对存储资源进行统一的服务封装并提出了数据存取服务DAS。