缓存磁盘技术在LINUX上的研究与实现

摘要

在分析了以光磁技术为核心的现代存储系统缺点的基础上,深入研究了能大幅提高其小写性能的技术———缓存磁盘技术.设计并实现了其在LINUX操作系统上的具体方案.对当前以光磁技术为核心的现代存储系统深入分析后发现,它们在处理密集小写方面盼胜能低下.缓存磁盘技术能有效地解决上述问题,但面对如流媒体那样大数据量的读写请求时却无能为力.基于以上理论分析,融合缓存磁盘技术和冗余独立磁盘阵列技术能全面地提高存储系统的性能.在LINUX—2.4内核的Redilat7.2上,缓存磁盘技术的实现要以LINUX 的磁盘缓存系统为基础,通过在其磁盘缓存系统上加入一逻辑层来实现DCD算法,该逻辑层通过虚拟硬盘技术来截取来自上层的请求.在LINUX操作系统上设计的缓存磁盘技术共划分为写操作、读操作、倒盘过程、数据恢复过程等模块.各模块均是以LINUX内核驱动的方式实现的.详细设计了各模块内部结构以及其工作流程,解决了LINUX下的虚拟硬盘、区分数据大小写、内存缓存和数据盘缓存容量过载等关键技术问题.对DCD和RAID进行了全面的综合测试.在测试中根据存储系统是否使用RAID技术,是否使用DCD技术,把存储系统分成了六个状态.然后分别在这六个状态下,进行了TRACE测试和PEAK测试.在实验的基础上,得出以下结论:缓存磁盘技术和RAID技术在正常的办公环境下可把存储系统的小写性能提高2倍,在小数据量的写请求非常密集的情况下,可把存储系统的小写性能提高20多倍.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的目的和意义

1.2国内外存储技术的现状

1.3课题的提出及意义

1.4本文的主要内容

2磁盘缓存技术和RAID技术在LINUX上的实现

2.1对现有存储技术的分析

2.2 LINUX下的磁盘高速缓存机制

2.3 LINUX下的RAID实现

2.4本章小结

3缓存磁盘技术的原理和设计方案

3.1通用磁盘的读写过程

3.2缓存磁盘技术的原理

3.3缓存磁盘技术的算法

3.4缓存磁盘技术的仿真与分析

3.5本章小结

4缓存磁盘技术在LINUX上的具体实现

4.1缓存磁盘技术中的几个基本数据结构

4.2虚拟硬盘的实现

4.3缓存磁盘技术的写操作算法

4.4缓存磁盘技术的读操作算法

4.5缓存磁盘算法的数据恢复操作

4.6本章小结

5系统的性能测试及评价

5.1测试的原理及相关说明

5.2测试过程以及测试结果

5.3测试结果及性能评价

5.4本章小结

6全文总结

致谢

参考文献

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