面向数字图书馆的多级混合存储技术研究

摘要

随着信息技术的高速发展，人们的阅读习惯正在发生翻天覆地的变化，传统图书馆管理复杂且阅读信息单一，越来越不被图书馆管理人员与读者所接受。数字图书馆能实现智能化借阅图书等功能，并可以通过网络等形式向馆内外读者自动推送优质电子图书、影音等数字化资源信息。对读者来说，使用手机或平板电脑阅读将成为一种习惯，图书馆由传统向数字化转变是一种必然趋式。为了进一步给读者好的阅读体验，提高存储服务性能指标是数字图书馆的关键。图书馆数字资源所占存储容量很大，若所有数据资源均放置在高速存储介质中，其代价是一般数字图书馆难以承受。所以本文提出基于多级混合存储的数字图书馆数据存储策略，使数字图书馆以较低代价使读者网络阅读速度倍增。
　　传统机械硬盘价格非常便宜，但速度慢，固态硬盘价格高，但速度快，且需考虑存储设备寿命，缓存（内存虚拟硬盘）速度最快，但价格最高，存在断电就会丢失数据的情况，如何搭配三种存储介质将成为了多级混合存储的关键。
　　近几年国内关于多级或分层存储的研究较多，但深度研究多级存储技术应用于数字图书馆的不多，特别是根据图书馆内外资源与读者因素来研究热点，并根据热点与WEB实体相结的研究更是稀缺，本文研究属多级存储技术在数字图书馆中的应用研究创新。
　　本文完成的主要研究工作如下:
　　首先，对传统机械硬盘的接口与转速、固态硬盘的接口与三种芯片的速度及寿命、内存的接口及速度特性进行了分析，同时对比了四种网络结构的优劣，对数字资源的热点迁移、IBM等国外数据迁移流行的迁移方法进行了说明。
　　其次，从书籍、影音光盘实体销售、电子图书热门阅读或影音热门视听、最新数字资源、读者调查等多角度对热点数据与实际因素的关系进行探索，建立了数字图书访问的热点数据访问模型;并设计了数字图书资源在多级存储设备之间进行动态迁移的行为准则。
　　最后，制作了数据迁移WEB实体，采用FSO技术对数字资源文件进行迁移，通过搭建虚拟硬盘、固态硬盘、机械硬盘三种存储平台，从顺序读取速度、随机读取速度、磁盘寻道速度、进行分析研究，并对较有代表性的影音、MTV、电子图书数字资源在使用时对硬盘速度的影响进行了分析。
　　实验测试表明，数字图书馆应用多级存储体系结构，将在基础设施投入不多的情况下能显著提升数字图书馆使用者的应用体验。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多级存储的主要研究内容

1．3 研究目标

1．4 论文创新点

1．5 论文内容安排

1．6 小结

第2章 网络存储主流技术

2．1 存储介质

2．1．1 传统机械硬盘

2．1．2 固态硬盘

2．1．3 内存(Memory)

2．2 网络存储结构

2．2．1 DAS—直连式存储

2．2．2 NAS—网络连接式存储

2．2．3 SAN．存储网络

2．2．4 iSCSI存储网络

2．3 数字资源的热点数据迁移

2．3．1 基于存储空间的高低水位法

2．3．2 基于数据访问率的Cache替换迁移算法

2．3．3 信息生命周期管理(ILM)

2．4 数据迁移的国内外相关研究

2．5 多级存储遵循的规则

2．6 小结

第3章 数字图书馆存储数据访问特征

3．1 数字图书馆热点数据特征

3．2 多级存储外部采样热点

3．2．1 实体销售情况分析

3．3 网上热门数字资源分析

3．3．1 网上电子图书、期刊的热读情况

3．3．2 网上影音热门视听分析

3．4 最新图书、影音介质热点分析

3．4．1 最新实体销售情况

3．4．2 最新电子期刊、图书或网络影音分析

3．5 电子期刊、图书或影音读者调查分析

3．6 数字资源固量内容访问模型

3．6．1 热点数据评判准则

3．6．2 迁移的依据及算法

3．7 小结

第4章 多级混合存储数字图书馆分布策略

4．1 数字图书馆数字资源特征

4．2 热点数据迁移模式

4．2．1 数据迁移概述

4．2．2 数据迁移方法

4．2．3 数据迁移的方向

4．3 数据库建模

4．3．1 图书馆数字资源基本信息分析

4．3．2 图书馆数字资源辅助信息分析

4．3．3 图书馆数字资源数据模型

4．4 图书馆数字资源数据关系

4．5 数字图书馆多级存储数据迁移步骤

4．6 数字图书馆多级存储数据迁移伪代码

4．7 小结

第5章 多级存储介质性能测试及分析

5．1 仿真模拟

5．2 搭建软件平台

5．2．1 读者调查

5．2．2 辅助参数

5．2．3 潜热辅助

5．2．4 迁移数据

5．3 实验测试和分析

5．3．1 实验测试平台

5．3．2 存储速度测试

5．3．3 数字资源读取测试

5．4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文