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基于SAN的存储策略及其管理软件的研究——备份服务器的设计与实现

作　者: 郭曦
导　师: 薛贺
学　校: 西北工业大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 存储控制管理存储区域网光纤通道动态数据备份远程数据备份原子事务组 PAIR组
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

IT应用领域的不断扩展产生了越来越多的数据，从而导致了对大容量存储系统的迫切需求。如果存储资源以一种无序的方式连接到不同类型的服务器上，不但浪费了大量空闲空间，而且难于管理。另外，数据卷的增加，使得备份工作也变得困难。 “存储区域网”(SAN.Storage Area Network)的提出解决了上述问题。SAN是使用高速链路(如光纤通道)将存储设备和服务器连接在一起而形成的网络，它可以实现对存储资源的集成化管理，降低了管理成本，提高了存储的速度和效率，使存储系统有更好的灵活性和可扩充性，不同服务器之间共享存储资源和数据也成为可能。实现对SAN的有效管理离不开存储管理软件的支持，存储管理软件在存储系统中占有越来越重要的地位。而备份和恢复又是存储管理软件的核心功能之一。作者在从2002年开始的近两年时间内，参与了基于SAN的备份软件的设计和实现，加深了对该领域的了解和认识。作者借鉴传统的网络管理思想与方法，在深入探讨SAN管理软件体系结构的基础上，对备份管理软件特有的功能需求进行了分析，并对其实现作了较为深入的研究。作者的主要工作和成果包含如下几个方面： 1．通过对目前数据备份现状的分析，揭示了数据备份面临的主要问题，并提出了数据备份的逻辑模型。 2．阐明了备份软件所要实现的基本功能及模块划分，以及它与存储管理软件其它部分的关系。 3．在传统备份操作的基础上，提出并实现了原子事务组的概念。 4．基于SNMP协议实现了对磁盘阵列信息的动态监视和更新。 5．设计并实现了用于存储磁盘阵列信息的内部数据结构，通过对命令的合法性检查，为用户提供了一个更加健壮的逻辑磁盘阵列。 6．通过使用硬件提供的基本命令来模拟复杂的操作，扩展了硬件的功能，为用户提供一个更加友好的操作界面。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
前言  8-10
  研究背景  8
  研究内容及目标  8-9
  论文的组织方式  9-10
第一章绪论  10-20
  1.1 存储体系结构的发展与挑战  10-14
    1.1.1 存储体系结构的历史与现状  10-12
    1.1.2 存储技术的未来与发展  12-14
  1.2 存储区域网的构成要素  14-17
    1.2.1 SAN互连协议  14-15
    1.2.2 SAN硬件  15-16
    1.2.3 SAN软件  16-17
  1.3 磁盘阵列的基本知识  17-19
    1.3.1 磁盘阵列的硬件构成  17
    1.3.2 RAID的级别及其应用  17-19
    1.3.3 LD的构成  19
  1.4 小结  19-20
第二章基于SAN的存储管理系统  20-36
  2.1 存储管理系统的模型及协议基础  20-24
    2.1.1 网络管理模型及其构成要素  20-21
    2.1.2 SNMP协议  21
    2.1.3 SCM Server的管理结构  21-24
  2.2 整体框架  24-26
    2.2.1 SCM系统的外部接口  24-25
    2.2.2 系统模块结构图  25-26
  2.3 主控模块  26-28
    2.3.1 功能简介  26
    2.3.2 进程启动顺序  26-27
    2.3.3 进程结束顺序  27-28
    2.3.4 Recovery(恢复)处理  28
    2.3.5 二次启动检查  28
  2.4 消息处理  28-30
  2.5 客户代理  30-32
    2.5.1 客户代理模块的功能  30-31
    2.5.2 客户代理模块的构成  31-32
  2.6 存储代理  32-33
    2.6.1 功能简介  32
    2.6.2 模块结构  32-33
  2.7 资源监视  33-34
    2.7.1 功能简介  33
    2.7.2 模块结构  33-34
  2.8 存储配置管理  34
  2.9 备份与恢复管理  34
  2.10 性能监视与优化  34-35
    2.10.1 性能监视  34-35
    2.10.2 性能优化  35
  2.11 小结  35-36
第三章基本的备份服务器  36-54
  3.1 备份服务器的功能  36-37
  3.2 备份模型  37-40
    3.2.1 备份树与备份森林  37-39
    3.2.2 pair关系的表示  39-40
  3.3 备份／恢复的控制  40-45
    3.3.1 拷贝模式  40-41
    3.3.2 拷贝范围  41-43
    3.3.3 拷贝控制模式  43-44
    3.3.4 RV的访问控制  44-45
  3.4 基本的备份和恢复操作  45-49
    3.4.1 基本操作  45-48
    3.4.2 其它操作  48-49
  3.5 备份／恢复过程中的状态迁移  49-53
  3.6 基本备份功能的实现  53
  3.7 小结  53-54
第四章原子事务组  54-66
  4.1 问题的提出  54-55
  4.2 原子事务的概念  55-56
  4.3 ATG的应用及性能分析  56-57
  4.4 ATG的状态迁移  57-61
    4.4.1 概述  57
    4.4.2 ATG的运用状态  57-58
    4.4.3 ATG的动作模式  58
    4.4.4 ATG的同步状态  58-59
    4.4.5 ATG的状态迁移规律  59-61
  4.5 ATG信息的表示  61-63
  4.6 ATG功能的实现  63-65
    4.6.1 ATG命令的实现  63-64
    4.6.2 实现时的效率  64-65
  4.7 小结  65-66
第五章备份服务器的关键技术  66-85
  5.1 REP内部构成与交互图  66-68
  5.2 时序图  68-73
    5.2.1 启动顺序  68-69
    5.2.2 终止顺序  69-70
    5.2.3 客户请求的执行顺序  70-72
    5.2.4 Event通知的处理顺序  72-73
  5.3 报文优先级队列  73-76
    5.3.1 概述  73-74
    5.3.2 报文的优先级队列控制策略  74-76
  5.4 数据结构  76-82
    5.4.1 磁盘阵列信息一览  76-77
    5.4.2 公用共享内存池的实现  77-78
    5.4.3 共享内存的组织与结构  78-82
  5.5 共享内存及其管理  82-84
    5.5.1 共享内存的引入  82
    5.5.2 共享内存的加锁与互斥访问  82-83
    5.5.3 共享内存访问的性能改善措施  83-84
  5.6 小结  84-85
第六章备份服务器的评价及改进  85-92
  6.1 REP的优点  85
  6.2 REP的不足  85-86
  6.3 PAIR GROUP概念的提出  86-89
    6.3.1 Pair Group的引入  86-87
    6.3.2 Pair Group的设计要点  87-89
    6.3.3 Pair Group的设定示意图  89
  6.4 新功能的展望  89-91
    6.4.1 Snapshot  89-91
    6.4.2 Remote Control Pack  91
  6.5 小结  91-92
结束语  92-93
附录缩略语表  93-94
致谢  94-95
参考文献  95-97

基于SAN的存储策略及其管理软件的研究——备份服务器的设计与实现

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