双控制器RAID系统的研究与实现

摘要

随着全球信息化建设的高速发展,大量的数据业务需要专用的存储系统提供高速、稳定的数据存储服务。而双控制器RAID系统相对于单控制器RAID系统在控制器级增加硬件冗余,使其能够在磁盘级、控制器级都具有较高的稳定性和可靠性,能够满足对存储服务稳定性要求较高的行业。相对于单控制器RAID系统而言,双控制器RAID系统实现的难点在于故障检测、故障处理与CACHE之间数据一致性的保证。
　　通过在两个控制器之间采用专用的心跳模块进行数据通信,包括心跳数据包、状态通知等,以便在系统运行时获取镜像控制器的工作状态,当其中一个控制器出现故障时能够及时检测到。心跳模块之间通过固定的通信协议在系统启动、故障处理、故障恢复时设置控制器的工作模式,使系统能够正常工作。
　　对于CAHCE之间的数据一致性保证,则需要每个控制器中CACHE模块维护CACHE(缓存)和MIRROR(镜像)两种数据,并且系统在处理写请求时,采用同步写入的方式,将数据同时写入到两个控制器中才返回。当系统出现故障时,控制器中的MIRROR数据将会作为CACHE数据继续提供数据服务,避免服务中断与数据丢失;在故障恢复后,两个控制器的CACHE模块需要在确保数据一致性后再继续对外提供数据服务。
　　最后,将双控制器RAID系统与单控制器RAID系统进行性能对比测试和双控制器RAID系统的稳定性测试。显示在性能上双控制器RAID系与单控制器RAID系统大致相同。在单个控制器出现故障时,系统能够继续提供数据服务,并且没有造成数据丢失。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 RAID技术

1.3 双控制器RAID系统的发展现状

1.4 研究目的与主要内容

1.5 课题来源

2 系统结构设计与分析

2.1 系统硬件结构

2.2 系统软件结构

2.3 系统结构分析

2.4 本章小结

3 心跳模块的设计与实现

3.1 心跳模块总体设计

3.2 心跳模块的实现

3.3 本章小结

4 缓存镜像模块的设计与实现

4.1 CACHE的原理

4.2 缓存镜像模块的总体设计

4.3 缓存镜像模块的CACHE与MIRROR

4.4 缓存镜像模块的实现

4.5 缓存镜像模块的模式切换

4.6 本章总结

5 系统测试与分析

5.1 测试环境介绍

5.2 系统性能测试

5.3 系统可靠性测试

5.4 小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献