磁盘阵列系统掉电保护技术研究与实现

摘要

数据重要性越来越受到企业和用户的关注,系统可靠性也是企业在选购存储设备时首要考虑的因素。RAID(Redundant Array of Independent Disk独立冗余磁盘阵列)存储系统的可靠性可以通过冗余机制来保证,容忍一定程度的磁盘故障,但是当发生较大的故障,比如系统供电中断等情况时,系统中的运行数据和状态将无法得到保护,造成数据不一致,甚至带来更严重的经济损失。
　　针对上述问题,研究分析了现有系统掉电保护设计实现一般方案的优缺点,分析了RAID控制器系统运行流程,提出一种适用RAID的掉电保护硬件和软件实施方案,可有效处理供电中断的异常,提高 RAID系统的可靠性。该方案在硬件上集成具有掉电保护功能的电源模块,软件上结合程序模块实现关键数据掉电保护和加电恢复功能实现,并根据系统中配置信息的管理方式、CACHE数据组织方式和请求处理流程,设计相应的数据保护方案和数据恢复策略。系统采用软件模拟掉电信号实现电源模块的掉电保护功能,并在系统中实现相应的软件模块,使系统达到以下的目标:可以对全局配置信息进行掉电保护、加电恢复,保证系统的配置信息能恢复到掉电前的最新状态;可以按设计的转存格式,进行快速转存;可以掉电保护未完成的写请求;可以在系统加电时恢复所有转存的数据。
　　采用模拟掉电信号的方式进行测试,测试项目包括:在拷贝数据结束时(请求均已发送,数据在内存),采用模拟掉电信号的方式产生掉电中断,触发掉电保护,在系统加电恢复后,计算并对比原测试文件和拷贝到系统的文件的MD5,测试模块功能的正确性,测试结果表明开启掉电保护,数据对比正确;使用IOMETER工具,对比测试系统在增加掉电保护模块前后的读写性能,测试结果表明增加掉电保护模块对系统的读写性能基本没有影响。

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1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 RAID技术的发展现状

1.3 掉电保护技术的发展现状

1.4 研究目的和主要内容

1.5 课题来源

2 RAID系统掉电保护技术

2.1 掉电保护技术

2.2 RAID系统的掉电保护方案设计

2.3 本章小结

3 RAID控制器系统掉电保护软件设计

3.1 掉电保护的数据分析

3.2 掉电保护数据转存格式

3.3 上电数据恢复的恢复策略

3.4 RAID系统掉电保护的设计

3.5 本章小结

4 RAID控制器系统掉电保护软件实现

4.1 相关数据结构

4.2 模块初始化功能实现

4.3 掉电数据保护功能实现

4.4 上电数据恢复功能实现

4.5 本章小结

5 系统测试与分析

5.1 系统测试环境介绍

5.2 掉电保护数据正确性测试

5.3 系统性能影响测试结果与分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献