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光掩膜生产中数据存储管理系统的设计与实现

作　者: 王雪雁
导　师: 张尧弼；夏立志
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 光掩膜非结构化数据归档迁移备份
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着半导体工艺节点的不断进步,在半导体生产过程中扮演重要角色的光掩膜制作也面临越来越多的挑战。尤其进入90nm时代以后,光掩膜数据转换的运算量和数据处理规模都呈现出爆发式的增长,因而对数据存储系统提出了越来越高的要求。本文旨在存储领域主流技术的基础上,设计并实现高性能、低成本、高自动化和高可用性的光掩膜海量非结构化数据存储管理系统。在目前企业级存储领域,主流存储介质有硬盘、磁带以及光盘,而各自对应的存储设备有磁盘阵列、磁带机、磁带库和光盘库。另外,文章还介绍了三种主流网络存储技术:DAS、SAN和NAS。参考多种存储技术特性,论文以实现四个性能要求为目标,对光掩膜数据存储系统进行了总体设计。首先,分析原有光掩膜SAN存储架构的不足,提出了基于高性能的10Gbps NAS存储架构设计;其二,结合分级存储管理(HSM)思想,提出了节约成本的分级存储架构设计;其三,依据信息生命周期管理理论(ILM)进行总体功能设计,实现了数据管理和数据转换自动化;最后,管理系统采用高可用性集群(HAC)的服务器集群架构设计,以满足高可用要求。该系统的新颖之处在于光掩膜数据管理功能的自动化,包括归档、原始数据管理、备份和监控四个模块,论文就这四个模块分别进行了详细的设计和分析。为检验总体设计和关键模块设计的可行性,课题对关键环节进行了局部测试,包括NAS架构性能测试和HAC管理系统架构的高可用性测试及四个关键模块的运行测试。该管理系统已在某光掩膜生产单位得以实现,进而充分验证了系统的可行性。拓扑架构的部署过程中强调了系统高可用性要求,各模块间的逻辑关系突出了数据管理自动化的特点,运行结果的成本分析和性能分析又体现了系统低成本、高效率的优势。光掩膜数据存储管理系统虽然在光掩膜数据存储管理方面取得了很大的进步,但是仍然存在着容灾设计不充分、高可用性不够完善、SATA归档未全自动化等不足。而半导体工艺已经开始了向着32nm、22nm节点迈进的步伐,存储领域发展也表现出多种新技结合发展的趋势,未来光掩膜存储管理领域将面临更多的挑战和更大的改善空间。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
1 绪论  12-18
  1.1 光掩膜生产中数据处理面临的难题  12-13
  1.2 光掩膜数据存储管理的提出  13-16
    1.2.1 光掩膜数据存储管理的特点  13-15
    1.2.2 光掩膜数据存储管理的目标  15-16
  1.3 本文的工作和贡献  16
  1.4 本文的组织结构  16-18
2 信息存储技术分析  18-28
  2.1 三种存储介质  18-21
    2.1.1 硬盘  18-19
    2.1.2 磁带  19-20
    2.1.3 光盘  20
    2.1.4 三种存储介质的比较  20-21
  2.2 三种存储设备  21-23
    2.2.1 磁盘阵列  21-22
    2.2.2 磁带库  22
    2.2.3 光盘库  22-23
  2.3 网络存储技术  23-27
    2.3.1 DAS 数据存储方式  23-24
    2.3.2 NAS 数据存储方式  24-25
    2.3.3 SAN 存储方式  25-26
    2.3.4 三种存储方式比较  26-27
  2.4 本章小结  27-28
3 光掩膜数据存储管理系统总体设计  28-42
  3.1 提高存储性能的NAS 存储架构设计  28-30
    3.1.1 90nm 时代前的存储结构  28-29
    3.1.2 90nm 时代后的存储结构  29-30
    3.1.3 10Gbps NAS 存储架构的优点  30
  3.2 节约成本的分层存储管理  30-34
    3.2.1 分级存储管理  30-32
    3.2.2 光掩膜数据分级存储架构设计  32-34
  3.3 信息生命管理出发，自动化数据管理的系统总体设计  34-39
    3.3.1 信息生命周期管理理论  34-36
    3.3.2 光掩膜数据存储管理系统总体设计  36-39
  3.4 高可用的存储管理系统架构设计  39-40
  3.5 本章小结  40-42
4 光掩膜数据存储管理系统的关键模块设计  42-59
  4.1 数据归档模块设计  42-49
    4.1.1 归档的演变：从光盘塔到SATA 硬盘  42-44
    4.1.2 SATA 归档模块数据库设计  44-45
    4.1.3 SATA 归档子模块设计  45-49
  4.2 原始数据管理模块设计  49-52
    4.2.1 原始数据管理模块数据库设计  49
    4.2.2 原始数据管理模块子模块介绍  49-52
  4.3 数据备份模块设计  52-53
  4.4 监控模块设计  53-57
    4.4.1 监控模块数据库设计  53
    4.4.2 监控模块子模块设计介绍  53-57
  4.5 本章小结  57-59
5 光掩膜数据存储管理系统的关键环节测试  59-67
  5.1 光掩膜NAS 存储架构性能测试  59-62
    5.1.1 写速度测试  59-60
    5.1.2 查询速度测试  60-61
    5.1.3 光掩膜数据转换速度测试  61-62
  5.2 光掩膜存储管理系统可用性测试  62-63
  5.3 关键模块测试  63-65
  5.4 本章小结  65-67
6 光掩膜数据存储管理系统的总体实现  67-76
  6.1 光掩膜数据存储管理系统拓扑结构  67-70
    6.1.1 拓扑结构图  67-68
    6.1.2 设备列表  68-70
  6.2 光掩膜数据存储管理系统模块逻辑关系  70-73
    6.2.1 光掩膜存储管理系统逻辑关系  70-71
    6.2.2 光掩膜数据存储管理系统的模块实现  71-73
  6.3 光掩膜数据存储管理系统上线运行情况  73-75
    6.3.1 成本分析  73-74
    6.3.2 性能分析  74-75
  6.4 本章小结  75-76
7 总结与展望  76-79
  7.1 总结  76-77
  7.2 展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
作者攻读学位期间发表的论文  83

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