RAID控制器APoRC軟件架構(gòu)研究.pdf

1、現(xiàn)在的企業(yè)和個(gè)人越來(lái)越多的依賴于存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息。盡管現(xiàn)在的磁盤驅(qū)動(dòng)器的平均失效等待時(shí)間（MTTF）值越來(lái)越高，磁盤的性能大大的提高，但是，存儲(chǔ)需求在以巨大的速度增加，一個(gè)足夠大的存儲(chǔ)集合仍然在遭受著頻繁的故障問(wèn)題。更糟糕的是，從備份的磁帶等系統(tǒng)完全恢復(fù)一個(gè)大型的存儲(chǔ)系統(tǒng)需要數(shù)個(gè)小時(shí)甚至數(shù)天或數(shù)月，這就使得系統(tǒng)故障恢復(fù)的代價(jià)變得非常昂貴。
　　 針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展，磁盤陣列異步恢復(fù)路徑(Asynchronous Path

2、of Recovery Code，APoRC)軟件架構(gòu)主要是從如何將主代碼路徑與恢復(fù)路徑區(qū)分進(jìn)行探討和研究，致力于給用戶提供一個(gè)通用的軟件架構(gòu)，并能夠根據(jù)不同的負(fù)載特征動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的性能。
　　 以往的研究側(cè)重于提供允許快速原型和評(píng)價(jià)冗余磁盤陣列架構(gòu)，到目前為止，RAID的軟件架構(gòu)并沒(méi)有太大的改變，在性能調(diào)整及通用性方面還有很大的缺陷。在保障RAID的軟件架構(gòu)通用性的前提下，提出了種基于異步返回機(jī)制的軟件架構(gòu)，將目前的RAID核

3、心部分改進(jìn)為優(yōu)化和執(zhí)行兩個(gè)組件，這兩個(gè)組件之間采用了異步返回機(jī)制，這在傳統(tǒng)架構(gòu)是中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，在這種異步架構(gòu)下可以對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置，從而使得系統(tǒng)和故障處理的靈活性得到提升。
　　 陣列軟件架構(gòu)中的緩存對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能也起著非常至關(guān)重要的角色。緩存在讀/寫操作存在并行性問(wèn)題，同時(shí)，在局部性上面也有很多的缺陷。過(guò)去的研究在解決這些問(wèn)題的時(shí)候，在一方面比較好，那么在另一方面就比較差，要么時(shí)間局部性得到了加強(qiáng)，但是空間局部性就減弱了，

4、要么空間局得到部性加強(qiáng)，但是時(shí)間局部性就減弱了。在APoRC中提出了一種雙重cache機(jī)制，將讀寫cache分開設(shè)計(jì)，這樣能使得用戶的讀/寫請(qǐng)求并行執(zhí)行，并將讀cache又分為兩級(jí)，靠近用戶的一級(jí)采用較小的數(shù)據(jù)塊為單位，并且采用組相聯(lián)的映射方案，同時(shí)采用HASH算法作為其搜索算法，這樣的設(shè)計(jì)可以提高緩存系統(tǒng)的時(shí)間局部性?？拷鎯?chǔ)的二級(jí)部分采用較大的數(shù)據(jù)塊為單位，采用全相聯(lián)的映射方案，這樣可以增大緩存系統(tǒng)的空間局部性。與此同時(shí)，通過(guò)對(duì)讀c

5、ache部分進(jìn)行建模，通過(guò)理論分析確定了預(yù)留部分與動(dòng)態(tài)部分合理的比例。通過(guò)這些設(shè)計(jì)，提升了系統(tǒng)性能。
　　 故障處理是磁盤陣列性能的源泉。APoRC新架構(gòu)是基于不同路徑恢復(fù)的，故障處理以及導(dǎo)盤在新架構(gòu)下主要集中的重構(gòu)處理策略上。在重構(gòu)策略中引入了生成矩陣和校驗(yàn)矩陣的概念，將RAID的分條通過(guò)生成矩陣表示，利用了生成矩陣的概念進(jìn)行矩陣化操作，然后通過(guò)生成矩陣本身的屬性進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而提高系統(tǒng)的重構(gòu)性能。并利用矩陣運(yùn)算的性質(zhì)以及偽逆運(yùn)