网络存储系统中的IO调度方法

作     者：赵秀丽 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚念民

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：存储区域网络 网络存储 IO调度算法 iSCSI技术 

摘      要：随着互联网的迅猛发展,近两年来企业数据存储能力在迅速增长。随着时间的推移,人们需要存储具有越来越多的性能、能力和易管理性。所以与计算机系统中其他部件相比例如CPU,网络带宽等,发展相对缓慢的存储已经成为了IT业的瓶颈。目前,SAN(存储区域网络)是解决这些问题的一种流行技术。它能确保存储的可靠性、服务能力、可扩展性和可用性。但是目前它显然已经不能满足逐渐增加的市场需求,所以很多研究人员都在致力于改善SAN技术。 SAN技术使用成熟的网络互联代替IO总线来连接主机和存储设备。在网络连接中,经常要使用交换机,尤其是iSCSI存储系统一般都使用普通的以太网交换机。因为普通的交换机对其使用的环境未知,所以不可能针对网络存储进行特别的优化。 在SAN中有三个主要的部件:服务器系统、存储设备和互联设备。改善SAN性能的方法主要都集中在这三个部件上。大多数的研究都集中在如何改善SAN的服务器和存储设备这两个部件上,而本文集中研究连接服务器和存储设备的交换机中传输的IO命令。 本文详细分析了iSCSI协议中I/O命令的处理过程,将启动端和目标端之间传输的iSCSI PDU分为两种:一种为包含读写数据的命令;另一种为与资源等待相关的命令,称之为短命令。通过使短命令赋予高优先级在交换机中传输,以达到改善整个存储系统的性能和资源利用率的目的。 理论证明部分利用排队论理论,证明优化算法缩短了系统的平均延迟时间。模拟实验的结果表明,优化算法缩短了请求的平均处理时间,增大了系统吞吐量并改善了系统资源利用率。系统测试实验对iSCSI协议进行了‘修改,通过改变已知PDU加载到命令列表的位置达到了基于优先级传输数据的目的。利用测试工具得出了优化算法对系统平均响应时间和系统吞吐量这两个性能参数的改善。