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个人网络磁盘系统服务器端的设计

作　者: 朱良锋
导　师: 李健
学　校: 北京工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 个人网络磁盘 存储区域网 iSCSI 服务器端
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 98次
引　用: 1次
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内容摘要


个人网络存储系统具有一般的移动存储设备所不具备的优点,受到许多人的欢迎。现有的个人网络存储系统不能满足企业内部的用户对存储的要求。本文所要叙述的个人网络磁盘系统基于校园网,结合局域网虚拟磁盘和广域网Web存储空间的优点,主要目的是为企业内部的用户提供一个大容量的、方便易用的网络存储空间。本文首先说明系统的总体设计,介绍了系统的体系结构、功能模块的划分及其处理流程。个人网络磁盘系统的服务器端由存储子系统、存储服务、负载均衡服务、登录服务等模块组成。本文将依次介绍该系统中这几个模块的设计,最后介绍各模块之间接口的设计。该系统需要几TB甚至几十TB的存储容量,传统的存储技术难于支撑这种需求。本文说明了存储模型的演变及其存储技术的发展,通过对比分析各种存储技术的优缺点,确定了本系统使用iSCSI SAN作为其存储基础设施。存储服务的主要作用是响应客户端的数据读写请求,读写保存在iSCSI SAN中的用户数据。存储服务同时提供基于块和基于文件的两种数据存取功能以满足不同的数据读写请求。除此之外,存储服务还要提供负载均衡接口,以实现存储服务器集群的负载均衡和容错。负载均衡服务提供两种负载均衡的功能。其一是在用户登录时,负载均衡服务为用户尽量选择一台负载较小的存储服务器。其二是负载均衡服务能够统计各用户对各个iSCSI SAN虚拟卷的访问量,并根据这些统计信息和某种策略调整用户数据的保存位置,最终达到存储服务器负载均衡的目的。系统的登录服务是用户在登录系统前唯一能够访问的系统服务,登录服务负责处理用户的身份认证并为登录的用户客户端选择一台合适的存储服务器。使用块存取协议的客户端与存储服务使用TCP/IP协议进行通信,本文详细说明了这两个模块之间通信的数据包的结构及其含义。其他模块之间的通信一般采用HTTP及XML技术,以降低实现的难度并减小模块之间的耦合。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-11
    1.1.1 个人对网络存储空间的需求  9-10
    1.1.2 实现个人网络磁盘系统所面临的挑战与机遇  10-11
  1.2 相关研究现状  11-14
    1.2.1 局域网虚拟网络磁盘  11
    1.2.2 广域网网络存储空间  11-13
    1.2.3 其它个人网络存储空间  13-14
  1.3 主要研究内容  14
  1.4 本文组织  14-15
第2章 系统总体设计  15-23
  2.1 任务目标  15-16
  2.2 系统体系结构  16-18
  2.3 总体流程图  18-19
  2.4 系统功能模块  19-20
  2.5 小结  20-23
第3章 存储子系统的分析  23-45
  3.1 概要分析  23
  3.2 存储模型的演变  23-28
    3.2.1 内嵌式存储  23
    3.2.2 直接连接存储  23-25
    3.2.3 网络附属存储  25-26
    3.2.4 存储区域网  26-27
    3.2.5 网络附属存储与存储区域网的融合  27-28
  3.3 存储传输接口或协议简介  28-32
    3.3.1 ATA 与SATA  28
    3.3.2 SCSI 与SAS  28-29
    3.3.3 光纤通道  29-30
    3.3.4 iSCSI  30-32
  3.4 存储虚拟化简介  32
  3.5 存储技术的选择  32-34
  3.6 存储子系统对系统规模的影响  34-36
    3.6.1 存储容量上限  34-35
    3.6.2 用户数量上限  35-36
  3.7 iSCSI SAN 简介  36-42
    3.7.1 iSCSI 协议  36-40
    3.7.2 iSCSI SAN 的组成  40-41
    3.7.3 iSCSI SAN 的功能  41-42
  3.8 iSCSI 启动器的实现方式  42-43
  3.9 小结  43-45
第4章 存储服务的设计  45-57
  4.1 概要分析  45-48
    4.1.1 两种系统方案实现的设想  45-46
    4.1.2 客户端简介  46-47
    4.1.3 用户数据在服务器端的保存形式  47-48
  4.2 两种数据存取服务  48-50
    4.2.1 块存取服务  48-49
    4.2.2 文件存取服务  49-50
    4.2.3 两种服务的冲突  50
  4.3 负载均衡接口  50-52
  4.4 虚拟磁盘驱动  52-54
  4.5 存储服务器集群  54-55
    4.5.1 集群的必要性  54
    4.5.2 所需服务器的估算  54-55
  4.6 小结  55-57
第5章 负载均衡与用户登录的设计  57-65
  5.1 负载均衡  57-61
    5.1.1 概要分析  57-58
    5.1.2 存储服务器的负载均衡  58-60
    5.1.3 虚拟卷的负载均衡  60-61
  5.2 用户登录服务  61-63
  5.3 小结  63-65
第6章 模块接口设计  65-73
  6.1 客户端与用户登录  65-67
    6.1.1 用户登录服务的输入  65
    6.1.2 用户登录服务的输出  65-67
  6.2 用户登录与负载均衡  67-68
    6.2.1 负载均衡服务的输入  67
    6.2.2 负载均衡服务的输出  67-68
  6.3 负载均衡与存储服务  68-69
    6.3.1 存储服务的输入  68-69
    6.3.2 存储服务的输出  69
  6.4 客户端与块存取服务的通信协议  69-71
  6.5 客户端与文件存取服务  71-72
    6.5.1 文件存取服务的输入  71-72
    6.5.2 文件存取服务的输出  72
  6.6 小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-79
攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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