《網路存儲中的RAID高效擴展技術研究》是依託清華大學，由張廣艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：網路存儲中的RAID高效擴展技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張廣艷
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
網路存儲技術使得存儲設備成為可靈活分配的獨立資源，所以更能適應新時期的存儲需求。RAID技術給網路存儲系統在容量、性能、可用性等方面帶來了顯著提高。數據的持續增長對RAID存儲提出了越來越高的擴展性需求。向RAID卷中增加磁碟可以同時滿足容量和性能兩方面的擴展性需求。然而，由於對RAID擴展執行過程的特性挖掘不足，已有RAID擴展方法成本很高，要么明顯降低套用性能，要么導致擴展速度過低。本項目提出網路存儲中的RAID高效擴展技術研究，將緊密結合RAID擴展的目標本質，深度挖掘RAID擴展執行過程的特徵，主要研究：面向RAID擴展的數據遷移量削減技術，可以在不降低RAID擴展效果的同時實現數據遷移量最小化；結合擴展過程特徵的數據遷移最佳化技術，在滿足數據一致性約束的同時提高數據遷移效率；自適應的遷移速率控制技術，動態最大化遷移速率而不明顯影回響用性能。最終目標是大幅提升網路存儲系統的可擴展性。
結題摘要
本項目順利完成了研究計畫中全部內容，顯著提高了存儲陣列擴展操作的執行速度。主要學術進展包括： ① 首次發現並證明了RAID-5擴展過程中的可重排序視窗特性，據此提出了一種結合陣列擴展過程特徵的數據遷移最佳化方法ALV。首先，通過單一I/O讀寫多個連續數據塊。第二，通過元數據懶惰更新，最小化了元數據寫操作次數。第三，用一個ON/OFF邏輯閥，根據套用負載來調整數據重分布的速度。 ② 提出了一種存儲陣列RAID-0 高效擴展方法FastScale。通過打破必須保持數據循環分布這一約束，在維持數據均勻分布的同時，最小化了數據遷移量。採用兩種技術最佳化了數據遷移：1、通過一個大I/O訪問物理上連續的多個數據塊；2、元數據懶惰更新最小化元數據寫操作個數，又不損失數據一致性。 ③ 提出了一種存儲陣列RAID-4 高效擴展方法MicPod。在維持數據均勻分布的前提下，最小化了數據遷移量。使用四種技術來最佳化數據遷移：1、它將對物理上連續的數據塊的多個訪問聚合成單一I/O；2、捎帶的校驗更新減少了額外的異或計算和磁碟I/O次數；3、校驗更新外包消除了擴展過程中校驗盤讀寫瓶頸；4、元數據懶惰更新最小化了元數據寫操作次數。 ④ 提出了一種存儲陣列RAID-5 高效擴展方法MiPiL。維持校驗數據和普通數據雙重均勻分布的同時，最小化了數據遷移量。MiPiL使用兩種技術最佳化數據遷移。校驗捎帶更新降低了維持一致的校驗數據所需的異或計算和數據讀寫次數。元數據懶惰更新最小化了元數據寫操作次數。 此外，在Linux核心中研製了一個支持擴展功能的RAID原型系統，設計並實現了一個高精度的塊級別存儲系統性能測試工具，為上述研究工作提供了成熟的實驗驗證平台。 主要學術成績包括：發表學術論文5 篇，其中1篇發表在存儲領域最好的國際會議FAST 2011 上，1 篇發表在系統領域國際頂尖期刊IEEE Transactions on Computers上，SCI 檢索2 篇，EI 檢索3 篇。完成並投稿論文4篇，其中3篇投往ACM/IEEE Transactions期刊。獲得發明專利授權1 項，申請發明專利1 項。這些學術成果為下一步的固態盤陣列研究奠定了基礎。
