文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于光纤通道的磁盘阵列系统的研究与设计
姓名:李明
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:谢长生
20060510
摘要
DAS、SAN 和 NAS 是当前应用最广泛的三种网络存储体系结构,而 RAID 作为
网络存储体系结构中的存储节点,其设计直接影响到存储体系的整体性能。
RAID 系统的整体设计包括嵌入式的硬件平台、软件平台和核心控制软件三部分。
嵌入式硬件平台的设计采用独立的 IOP 处理器和高速总线与接口技术,一方面 RAID
系统与外部主机之间以高速光纤数据通道相连,另一方面系统内部设备之间的数据传
输采用 PCI-X 总线,为数据传输提供足够的通道带宽。
嵌入式硬件平台通常只针对特殊的应用设计,不同于 X86 平台具有统一的规范。
嵌入式 RAID 系统设计的软件平台由板级支持包 Redboot、Linux 内核与根文件系统构
成,该软件平台对硬件设备进行初始化,并为核心的控制软件运行提供支持。
在核心控制软件的设计上,支持光纤通道的目标器为 RAID 系统与外部主机之间
提供高速主机通道;CACHE 管理采用链式哈希表对条带化的存取块进行组织和检索,
并且支持数据预取、LRU 淘汰、冲突控制、可变数据块粒度和写回或者写穿等策略;
磁盘 I/O 调度相对传统的设计而言,增加了高低优先级排队,使正常的 I/O 访问命令
进入高优先级队列被优先处理,而数据备份和安全日志等事务进入低优先级队列被延
迟处理,以此提高 RAID 系统对外部主机命令的响应速度;硬件异或设计加快了 RAID
系统频繁的数据校验运算,提高请求的处理速度,同时也减轻了 CPU 的运算负担。
RAID 原型系统按照以上的设计方案实现,在实验环境下测试的峰值数据传输率
为 186MB/S,略高于同等测试环境下同类型的市场产品 NexStor 4250F 的峰值传输率
179MB/S,该传输率接近硬件平台的主机通道的理论传输带宽 2Gb/s。测试结果证明
原型系统所采用的软、硬件设计方案整体上是成功的。

关键词:独立冗余磁盘阵列,光纤通道,硬件异或,板级支持包
I
Abstract
DAS, SAN and NAS are three kinds work storage architectures which are widely
used at present. RAID plays an important role as nodes of the work, the design
of which can determine the performance of the whole storage architecture.
The design of RAID system posed of the embedded hardware platform,
software platform, and kernel algorithm software. The design of embedded hardware
platform refers to Intel IQ31244 board, which adopts independent IOP processor, high
speed bus and interfaces. On one hand, RAID municates with external hosts
with high speed fibre channels, on the other hand, internal devices of RAID system connect
with PCI-X bus for data transmission, which provides sufficient bandwidth.
The embedded hardware platforms are always customized for special application,
which is different from X86 that has general specification. The software platform for
embedded RAID system posed of BSP Redboot, linux kernel and root filesystem,
which implements initialization for hardware platform, and pr