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基于iSCSI实现的IPTV媒体存储区域网的性能分析与优化

作　者: 莫倩
导　师: 秦志光
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息安全
关键词: IPTV 媒体发布网络(MCDN) 存储区域网 iSCSI协议 I/OAT
分类号: TN949.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 117次
引　用: 1次
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内容摘要

随着宽带网络和流媒体技术的快速发展，用户群的规模日益扩大，对媒体形式的需求越来越个性化与多样化，同时更希望有较好的互动性。IPTV（网络电视）技术能有效地将计算机、通信和电视三个领域结合在一起，不但能接收广播信号，也能实现用户和服务提供商的良好互动，还可以非常容易地将电视服务、Internet浏览、电子邮件收发以及多种在线信息咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起。这是个颠覆性的技术，将给电信市场带来革命性的变化。但是IPTV技术的发展有一个循序渐进的过程，发展初期会遇到种种阻力。媒体内容发布网络（Media Content Distribution Network，MCDN）是IPTV得以大规模广泛应用的重要技术保障，而内容存储技术和分发技术是MCDN系统实现的关键技术。内容存储技术的研究就是要实现IPTV海量媒体信息的可靠和有效存储，存储区域网（SAN）是解决此问题的有效途经。对于媒体存储区域网，在一定软硬件配置下，体现流媒体SAN性能的主要指标是流媒体服务器所能支持的流媒体文件数和流媒体服务器CPU的利用率。本文的研究正是围绕IPTV媒体存储区域网展开，完成实验平台的搭建、系统模型的简化、网络系统层的优化；并把Intel^?I／OAT（I／O加速技术）技术运用到SAN中，以提高系统的性能。本文首先简要地介绍了网络存储技术的发展；然后引入内容存储和分发技术，重点介绍了IPTV系统及其媒体分发网络；接着又简要介绍了一下iSCSI协议和作为新一代的开放式工业标准的—先进电信计算架构（ATCA），并对基于ATCA架构的内容分发网络进行了介绍；最后介绍了Intel新推出的I／OAT技术，分析了该技术在基于iSCSI协议实现的IPTV媒体存储区域网中运用的可行性。本文构建了基于iSCSI协议的IPTV媒体存储区域网平台；简化了存储区域网结构模型；对简化模型的各个子系统进行性能分析；在性能分析的基础上，把Intel的I／OAT技术应用到媒体存储区域网络，进行相关的测试实验，优化SAN系统层的关键参数，以提高IPTV媒体存储区域网的性能。本文通过对SAN系统层的优化，获得流媒体服务器所能支持理想的流媒体文件数，同时能降低流媒体服务器CPU的利用率；另一个创新性的工作是将Intel^?I／OAT技术引入到媒体存储区域网络以提高系统性能。该研究结果可以为实现IPTV系统媒体内容的可靠和有效存储提供参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章引言  11-25
  1.1 存储技术  11-17
    1.1.1 存储技术新的需求  11-13
    1.1.2 网络存储模型  13-14
    1.1.3 网络中的存储系统  14-17
  1.2 内容分发网络(CDN)  17-20
    1.2.1 CDN概述  17-18
    1.2.2 CDN网络拓扑结构  18-19
    1.2.3 CDN的工作流程  19-20
  1.3 IPTV概述  20-22
    1.3.1 IPTV的定义和内涵  21
    1.3.2 IPTV系统的结构  21-22
  1.4 课题来源及研究意义  22-23
  1.5 本人的工作及论文章节安排  23-25
第二章基于ISCSI协议的IPTV媒体存储区域网  25-36
  2.1 IPTV媒体内容发布网络  25-28
    2.1.1 MCDN的背景及意义  26-27
    2.1.2 MCDN中的内容存储技术  27
    2.1.3 MCDN的系统构架  27-28
  2.2 IPTV媒体存储区域网  28-29
  2.3 基于ISCSI协议的IPTV媒体存储区域网  29-32
    2.3.1 SCSI与iSCSI  30-31
    2.3.2 FC SAN和iSCSI SAN对比  31-32
  2.4 INTEL I/OAT技术  32-35
    2.4.1 Intel I/OAT背景  32-33
    2.4.2 Intel I/OAT介绍  33-34
    2.4.3 相关技术对比  34-35
    2.4.4 Intel I/OAT技术在Linux上的实现  35
  2.5 小结  35-36
第三章 IPTV媒体存储区域网的设计和实现  36-46
  3.1 IPTV媒体存储区域网的设计原则和要求  36-37
  3.2 IPTV媒体存储区域网的设计方法  37-38
  3.3 SAN的四层体系结构  38-39
  3.4 基于ATCA实现的IPTV媒体存储区域网  39-44
    3.4.1 ATCA架构  39-40
    3.4.2 ATCA服务器介绍  40-41
    3.4.3 IPTV媒体存储区域网的搭建  41-43
    3.4.4 测试模型  43-44
  3.5 小结  44-46
第四章基于ISCSI协议的IPTV媒体存储区域网性能分析  46-68
  4.1 存储区域网性能分析方法  46
  4.2 系统层的结构和组成  46-48
  4.3 网络子系统性能分析  48-52
    4.3.1 千兆以太网卡及其驱动性能分析  48-49
    4.3.2 网络协议栈性能分析  49-52
  4.4 磁盘子系统性能分析  52-58
    4.4.1 软件RAID与硬件RAID的对比  52-53
    4.4.2 软件RAID类型的分析和选择  53-58
    4.4.3 软件RAID分片数据块大小的分析  58
  4.5 文件系统性能分析  58-66
    4.5.1 不同文件系统的对比分析  59-62
    4.5.2 页缓存机制分析  62
    4.5.3 文件系统读实现过程  62-64
    4.5.4 文件系统中的预读机制  64-66
  4.6 ISCSI子系统性能分析  66-67
  4.7 小结  67-68
第五章基于ISCSI协议的IPTV媒体存储区域网的测试实验  68-80
  5.1 网络子系统测试实验  68-71
    5.1.1 以太网卡参数设置测试实验  68-70
    5.1.2 大小帧测试实验  70-71
    5.1.3 TCP协议优化测试实验  71
  5.2 磁盘子系统测试实验  71-73
    5.2.1 RAID类型选择测试实验  71-72
    5.2.2 RAID5数据块大小选择测试实验  72-73
  5.3 文件子系统测试实验  73-77
    5.3.1 文件系统类型选择测试实验  73-74
    5.3.2 文件系统固定预读窗口测试实验  74-76
    5.3.3 文件系统自适应预读测试实验  76-77
  5.4 ISCSI子系统测试实验  77-78
    5.4.1 iSCSI子系统参数设置测试实验  77-78
  5.5 小结  78-80
第六章 INTEL(?)I/OAT技术在IPTV媒体存储区域网中的应用  80-92
  6.1 INTEL(?)I/OAT技术在OPEN-ISCSI上的可行性分析  80-84
    6.1.1 Open-iSCSI接收端分析  80-83
    6.1.2 可行性分析  83-84
  6.2 INTEL I/OAT技术在OPEN-ISCSI上的应用实验及分析  84-91
    6.2.1 实验环境及设计  84
    6.2.2 自定义DMA客户端实验  84-86
    6.2.3 网络子系统DMA客户端实验  86-91
  6.3 小结  91-92
第七章总结及展望  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-96
在学期间的研究成果  96-97
附录A  97-108
  A.1 I/OAT在LINUX上的实现简介  97
  A.2 I/OAT DMA引擎在OPEN-ISCSI上的应用简介  97-108
    A.2.1 对内核源代码的修改  97-101
    A.2.2 对Open-iSCSI源代码的修改  101-108

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