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磁盘阵列控制器中iSCSI目标器的设计与实现

作　者: 石磊
导　师: 谢长生
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: iSCSI协议 磁盘阵列 启动器 目标器
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


IP存储是当前信息技术领域中一个热门的研究方向。iSCSI技术是IP存储的底层存储协议,它的目的是在TCP/IP网络上实现SCSI传输协议。RAID(磁盘阵列)存储系统是构建大型存储系统的关键设备。现阶段RAID系统的协议接口主要采用的是光纤协议,成本高且管理复杂。随着iSCSI技术的飞速发展,支持iSCSI协议的RAID系统在国外已经发展得比较成熟。在国内,对磁盘阵列及iSCSI协议的研究由于起步较晚,取得的成果还不多,与国外相比仍有相当大的差距。实现支持iSCSI技术的RAID系统具有十分重要的意义。深入探讨了iSCSI协议的相关标准,详细论述了iSCSI的体系结构及关键技术,从会话管理和连接、命名与寻址、协议数据单元的格式、错误恢复机制等方面对iSCSI协议进行了详细分析。采用纯软件方式实现了LINUX平台下基于iSCSI协议接口的RAID存储系统。系统分为启动器和目标器两部分,启动器作为客户端发出请求,目标器作为服务器端处理请求及响应。目标器的实现包括前端驱动和中间层的实现,同时需要通过接口函数与内存管理和全局管理等RAID模块交互。简要介绍了启动器的功能及实现原理,详细分析了iSCSI目标器的功能以及实现细节,详细描述了目标器与启动器之间的交互原理及过程,具体分析了目标器对于读写命令的执行过程。搭建了一个支持iSCSI协议传输的RAID平台,通过专门的测试工具对该系统进行了测试,测试结果表明,系统在I/O传输率可以达到30MB/S左右,虽然带宽略低于光纤传输,但基本实现了支持iSCSI接口的RAID系统。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 课题背景  9
  1.2 网络存储技术简介  9-16
    1.2.1 现有网络存储系统结构分析  10-13
    1.2.2 构建网络存储系统的协议  13-16
  1.3 RAID 技术简介  16-18
    1.3.1 RAID 技术的发展历程  16
    1.3.2 RAID 中的关键技术  16-17
    1.3.3 RAID 系统的实现简介  17-18
  1.4 研究目的和主要内容  18-19
  1.5 课题来源  19-20
2 iSCSI 协议分析  20-36
  2.1 SCSI 协议分析  20-25
    2.1.1 SCSI 协议概述  20-21
    2.1.2 iSCSI 协议体系结构  21-22
    2.1.3 SCSI 命令及任务管理  22-24
    2.1.4 LINUX 下的SCSI 子系统  24-25
  2.2 iSCSI 协议简介  25-29
    2.2.1 iSCSI 协议概述  25-27
    2.2.2 iSCSI 协议的体系结构  27-28
    2.2.3 iSCSI 协议栈  28-29
  2.3 iSCSI 协议分析  29-35
    2.3.1 iSCSI 会话与注册  29-30
    2.3.2 iSCSI 寻址与命名  30-31
    2.3.3 iSCSI PDU 格式  31-33
    2.3.4 iSCSI 数据传输  33
    2.3.5 iSCSI 错误处理  33-34
    2.3.6 iSCSI 安全  34-35
  2.4 本章小结  35-36
3 iSCSI 原型系统的设计  36-46
  3.1 iSCSI 的几种实现方式  36-37
  3.2 iSCSI 启动器层次结构模型  37-39
  3.3 iSCSI 目标器结构设计  39-40
  3.4 关键技术问题分析  40-45
    3.4.1 LINUX 内核设备驱动程序  40-42
    3.4.2 iSCSI 连接管理  42-44
    3.4.3 iSCSI PDU 处理  44-45
  3.5 本章小结  45-46
4 RAID 控制器中iSCSI 目标器的实现  46-57
  4.1 相关RAID 功能模块的实现  46-48
  4.2 iSCSI 目标器的实现  48-56
    4.2.1 iSCSI 目标器结构概述  48-50
    4.2.2 中间层与内存管理模块的交互  50-53
    4.2.3 前端驱动模块的实现及运行分析  53-56
  4.3 本章小结  56-57
5 系统测试及分析  57-62
  5.1 测试环境介绍  57-59
  5.2 测试结果与分析  59-61
  5.3 本章小结  61-62
6 全文总结  62-63
  6.1 总结  62
  6.2 下一步工作展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

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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 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 存贮器
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