SAN存储设备的软/硬件架构设计与实现
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摘要
随着近20年来网络技术的发展,使得数字化信息席卷全球。数字化信息的爆炸式增长,导致数据的存储方式发生变革,发生了服务为中心的存储方式到数据为中心的存储方式的转变。SAN是存储技术的最新发展。SAN是storage area network(存储区域网络)的简称,是一个网络中的网络。这个网络中的网络是数据存放的代表,负责数据的集中管理和存储。
为实现SAN的这种数据为中心的存储理念,SAN的存储设备无论从硬件还是软件上,都需要采用一种全新的设计方案。因此,本论文会在软/硬件架构上,提出了一种合理的设计方案:
1、在存储设备上运行Linux操作系统实现设备的自治功能;
2、存储前端采用FC通道技术接入SAN网络,实现与外界的数据通信;
3、采用SCSI协议规范通信机制;
4、同时在RAID算法的保障下,实现数据的安全存储;
5、同时在软件架构当中,设计CACHE模块,实现数据的缓冲写和预读取功能,从软件上提高数据的I/O响应。
同时,在存储设备的硬件架构上,遵循模块独立化原则,实现硬件的热插拔。
With the development of network, the digitized information has become more and more huge. And eventually, this trend leads to the storage model’s revolution which transforms the server’s center to data’s center. SAN is the newest storage model.
SAN is a inner network and separated with application network. And it manages the data.
AS the SAN’s functions that place the data in center location, the SAN’s storage equipment should adopt a sound frame both in software and hardware. So, this thesis will give the following method to build the storage equipment:
1. Install the Linux OS in the storage device to archieve the self-government function.
2. Adopt the FC chunnel technology to communicate with the SAN.
3. Stand by the SCSI protocol standardization.
4. Use the RAID arithmetic that ensures the data’s redundance.
5. Design the CACHE module that provides the cache function.
Furthermore, the hardware structure will adopt the modularization principle for plug and play.
为实现SAN的这种数据为中心的存储理念,SAN的存储设备无论从硬件还是软件上,都需要采用一种全新的设计方案。因此,本论文会在软/硬件架构上,提出了一种合理的设计方案:
1、在存储设备上运行Linux操作系统实现设备的自治功能;
2、存储前端采用FC通道技术接入SAN网络,实现与外界的数据通信;
3、采用SCSI协议规范通信机制;
4、同时在RAID算法的保障下,实现数据的安全存储;
5、同时在软件架构当中,设计CACHE模块,实现数据的缓冲写和预读取功能,从软件上提高数据的I/O响应。
同时,在存储设备的硬件架构上,遵循模块独立化原则,实现硬件的热插拔。
With the development of network, the digitized information has become more and more huge. And eventually, this trend leads to the storage model’s revolution which transforms the server’s center to data’s center. SAN is the newest storage model.
SAN is a inner network and separated with application network. And it manages the data.
AS the SAN’s functions that place the data in center location, the SAN’s storage equipment should adopt a sound frame both in software and hardware. So, this thesis will give the following method to build the storage equipment:
1. Install the Linux OS in the storage device to archieve the self-government function.
2. Adopt the FC chunnel technology to communicate with the SAN.
3. Stand by the SCSI protocol standardization.
4. Use the RAID arithmetic that ensures the data’s redundance.
5. Design the CACHE module that provides the cache function.
Furthermore, the hardware structure will adopt the modularization principle for plug and play.
引文
[1] Richard Barker.Paul Massiglia.存储区域网络精华,舒继武等译.北京:电子工业出版社,2004,17-48
[2]姜宁康,时成阁等编著.网络存储导论.北京:清华大学出版社, 2007,28-31
[3]周敬利,余胜生编著.网络存储原理与技术.北京:清华大学出版社,2005,33-40
[4]贾连兴等主编.网络存储及其军事应用.北京:国防工业出版社, 2006,76-111
[5]赵文辉等著.网络存储技术.北京:清华大学出版社,2004,25-51
[6]时成阁编著.网络存储系统设计.上海:华东师范大学出版社,2007,76-77
[7]刘洪发,唐宏编著.网络存储与灾难恢复技术.北京:电子工业出版社,2008,25-33
[8]郭玉东,尹青编著.基于对象的网络存储.北京:电子工业出版社,2007,57-67
[9] (美)Tom Clark著.存储区域网络设计,邓劲生,李宝峰,李蕾等译.北京:电子工业出版社, 2005,26-38
[10] (美)NIIT[公司]著.存储区域网概念与应用,周兆确,叶青译。北京:人民邮电出版社,2002,48-64
[11]顾锦旗等编著.实用网络存储技术.上海:上海交通大学出版社,2002,30-38
[12] (美)Robert Spalding著.存储网络完全手册,郭迅华等译.北京:电子工业出版社, 2004,44-48
[13] (美)John Chirillo,Scott Blaul著.存储安全技术SAN、NAS和DAS的安全保护,金甄平等译.北京:电子工业出版社,2004,69-84
[14] Alan F.Benner著.存储区域网络光纤通路技术,胡先志,胡佳妮等译.北京:人民邮电出版社,2003.214-223
[15] (美)W. Curtis Preston著.使用SAN与NAS,邓劲生等译.北京:中国电力出版社,2003,30-50
[16] (美)John Vacca著.存储区域网络精髓,郭迅华等译.北京:电子工业出版社,2003,20-45
[17] (美)Tom Clark著.IP SAN权威指南,罗金平等译.北京:中国电力出版社,2003,17-34
[18] (美)Tom Clark著.SAN设计权威指南,汪东等译.北京:中国电力出版社,2003,41-72
[19] (美)Marc Farley著.SAN存储区域网络,孙功星等译.机械工业出版社,2001,152-165
[20]张冬著.大话存储--网络存储系原理精解与最佳实践.北京:清华大学出版社,2008,205-215
[21] (德)舒密特编著.SCSI总线和IDE接口:协议、应用和编程,韩永彬等译.北京:中国电力出版社,2001,129-159
[22]蒋本珊编著.电子计算机组成原理.北京:北京理工大学出版社,2004,229-230
[23] (美)Robert Love著.Linux内核设计与实现(第二版),陈莉君,康华,张波译.北京:机械工业出版社,2007,105-124
[24]汤子瀛,哲凤屏,汤小丹著.计算机操作系统.西安:西安电子科技大学出版社,1996,174-176
[25]卢军.高性能网络存储技术研究:[博士学位论文].成都:电子科技大学,2002
[26]罗骏.存储区域网络中多路径I/O与连续数据保护技术研究:[硕士学位论文]。北京:清华大学,2005
[27]孟冉.异构存储区域网络中存储虚拟化技术研究:[硕士学位论文].北京:清华大学,2005
[28]肖庆华.几种典型网络存储系统的存储管理技术研究:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2004
[29]吴昊.存储区域网络中光纤技术的研究:[硕士学位论文].北京:清华大学,2003
[30]严瑞.存储区域网络中远程镜像与带外存储虚拟化技术研究:[硕士学位论文].北京:清华大学,2005
[31]刘梦亚.基于Linux系统的网络存储技术分析设计与应用:[硕士学位论文].天津:南开大学,2005
[32]裴亚丽.网络存储中SCSI启动器研究与实现:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2005
[33]赵玉峰.网络存储系统中光纤通道技术的研究:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2002
[34]夏洪涛.数据一致性在网络存储系统中的研究:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2002
[35]刘勇.基于FC SAN的存储虚拟化研究和设计:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2006
[36]贾瑞勇.存储区域网络管理系统的研究与实现:[硕士学位论文].西安:西北工业大学,2002
[37]张晓辉.存储区域网络技术研究:[硕士学位论文].西安:西北工业大学,2002
[38]鲁斌.SAN存储管理系统的设计与实现(iStorageManager):[硕士学位论文].西安:西北工业大学,2001
[39] Marc Farley. Building storage networks. Osborne: McGraw-Hill, 2000.
[40] Christopher Poelker,Alex Nikitin. Storage Area Networks For Dummies,2nd ed. 2009-1-1
[41] Dallas. Optical Fiber Communication Conference. Washington,DC : Optical Society of america, 1997.
[42] Baltimore, Maryland. Optical Fiber Communication Conference, March 7-10, 2000.
[43] Tom Clark.IP SANs:An Introduction to iSCSI,iFCP,and FCIP Protocols for Storage Area Networks.Addision-Wesley,2001
[44] Tom Clark.Designing Storage Area Networks: A Practical Reference for Implementing Fibre Channel and IP SANs. 2nd ed. Addison-Wesley,2003
[45] Meeta Gupta.Storage Area Network Fundamentals. Cisco Press,2002
[46] Ralph H Thornbergh,Barry J Schoenborn. Storage Area Networks:Designing and Implementing a Mass Storage System.Prentice Hall,2000
[47] NIIT.Special Edition Using Storage Area Networks.Que,2001
[48] SCSI Standard,http://www.t10.org/scsi-3.htm
[49] iSCSI protocol specification draft, IP Storage Working Group Internet Draft,draft-ietf-ips-iscsi-20.txt
[50] IETF IPS group,http://www.ietf.org/html.charters/ips-charter.html
[51] Linux kernel development second Edition. Robert Love,2006
[52] Linux device drivers .Jonathan Corbet,Alessandro Rubini&Greg Kroah-Hartman 2007
[53] Storage Area Networking:Breaking Tradition in Video Distribution,Tivoli Systems Inc.,9442 Capital of Texas Highway North,Arboretum Plaza One,Austin,Texas 78759,USA 2001
[54] Mark Sausville,The Web and Storage Area Networks:Scalable Storage for the Web,Brocade Communications Systems,Inc.,1745 Technology Drive,San Jose,CA 95110,2002
[55] Gray Field.The Book of SCSI:I/O for the New Millennium.No Starch,ISBN 1-88641110-7,2000
[2]姜宁康,时成阁等编著.网络存储导论.北京:清华大学出版社, 2007,28-31
[3]周敬利,余胜生编著.网络存储原理与技术.北京:清华大学出版社,2005,33-40
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[9] (美)Tom Clark著.存储区域网络设计,邓劲生,李宝峰,李蕾等译.北京:电子工业出版社, 2005,26-38
[10] (美)NIIT[公司]著.存储区域网概念与应用,周兆确,叶青译。北京:人民邮电出版社,2002,48-64
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[26]罗骏.存储区域网络中多路径I/O与连续数据保护技术研究:[硕士学位论文]。北京:清华大学,2005
[27]孟冉.异构存储区域网络中存储虚拟化技术研究:[硕士学位论文].北京:清华大学,2005
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[29]吴昊.存储区域网络中光纤技术的研究:[硕士学位论文].北京:清华大学,2003
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[32]裴亚丽.网络存储中SCSI启动器研究与实现:[硕士学位论文].武汉:华中科技大学,2005
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[55] Gray Field.The Book of SCSI:I/O for the New Millennium.No Starch,ISBN 1-88641110-7,2000