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基于FC SAN的存储虚拟化研究和设计

作　者: 刘勇
导　师: 曹明翠；罗志祥
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 存储区域网光纤通道交换机交换卡存储虚拟化 SAN文件系统
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 283次
引　用: 5次
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内容摘要

随着互联网络和信息技术的快速发展,传统的以服务器为中心的存储技术已经很难满足越来越高的存储需求。存储区域网络(SAN)是一种以存储网络为中心的存储技术,它能向用户和企业提供大容量数据存储和高速的数据传输服务。光纤通道(FC)是当前SAN最主要的连接技术,它集通道和网络于一身,具有低延迟、高带宽和远距离传输的特性。在SAN中,如何实现异构环境下存储资源的的有效方便的管理和共享是当前存储区域网发展的一个最重要问题,存储虚拟化是解决这个问题的热点技术。光纤通道中,交换的拓扑结构能够对网络互联带来最大的吞吐量和最好的性能,而光纤通道交换机则是光纤通道交换拓扑结构中的关键设备。本文首先简要介绍了存储技术的发展、光纤通道技术和SAN存储虚拟化的一些基本概念,然后给出了8×8端口、每端口2G的SAN交换机的整体设计方案,详细论述了交换卡的逻辑设计和物理实现,在实现的光纤通道交换机基础上设计了光纤通道存储区域网(FC SAN)的构建方案。在对当前虚拟存储技术做了分析后,本文将分布式文件系统设计理论和SAN系统结构结合起来创新性的设计了适合FC SAN的SAN文件系统虚拟化方案。本文结合分布式文件系统的特性对SAN文件系统的一些关键技术进行了讨论和设计,并设计了SAN文件系统的客户机和元数据服务器软件结构,对软件实现的相关技术也做了详细设计。根据软件结构设计方案实现了一个客户机/服务器软件原型验证了文件系统控制协议的可行性。最后对全文作了总结并给出了下一步工作的建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8
  1.2 存储技术的发展  8-11
  1.3 国内外研究进展和课题研究意义  11-13
  1.4 本文研究内容和论文结构  13-15
2 SAN 虚拟存储分析  15-30
  2.1 SAN 协议和体系结构  15-18
  2.2 存储虚拟化方式分析和比较  18-21
  2.3 SAN 文件一般模型和发展概况  21-24
  2.4 SAN 文件系统体系结构  24-26
  2.5 SAN 文件系统关键技术  26-28
  2.6 本章总结  28-30
3 FC SAN 设计及文件系统虚拟化总体方案  30-41
  3.1 光纤通道交换机总体方案  30-31
  3.2 交换背板逻辑功能设计  31-34
  3.3 交换卡物理设计实现  34-37
  3.4 光纤通道交换机整体测试方案和调试结果  37-38
  3.5 FC SAN 文件系统虚拟化设计方案  38-40
  3.6 本章总结  40-41
4 SAN 文件系统协议设计  41-59
  4.1 全局名字空间  41-43
  4.2 缓存一致性设计  43-47
  4.3 租约设计  47-51
  4.4 同步访问控制设计  51-55
  4.5 文件数据存储设计  55-58
  4.6 本章总结  58-59
5 SAN 文件系统软件设计和实现  59-73
  5.1 客户端和服务器文件系统软件结构设计  59-63
  5.2 名字空间发现和加载过程  63-65
  5.3 协议消息设计  65-66
  5.4 网络层结构设计  66-70
  5.5 文件系统测试和结论  70-73
6 总结和建议  73-75
  6.1 本文工作总结  73-74
  6.2 下一步工作建议  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
附录1 攻读学位期间发表论文目录  79-80
附录2 交换卡PCB 图  80-81
附录3 交换卡实物图  81-82
附录4 SAN 文件系统协议消息  82-84
附录5 部分关键数据结构定义  84-87
附录6 本论文专业名词缩写  87-88

基于FC SAN的存储虚拟化研究和设计

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