基于SSD的虚拟硬盘的研究设计与应用

摘要

存储部件是计算机系统的重要组成部分之一,随着计算机技术的发展以及人们对数据存储量的需求不断增大,大容量存储系统已经出现在了各大企事业单位的机房当中,因此作为专门的存储系统来说,如何提高它的安全可靠性是人们一直致力于研究和发展的方向。
　　 当今存储业界,对各式各样的功能各异的存储系统进行功能性、完整性、可靠性以及兼容性测试是存储系统测试部门的主要任务。但在现有条件下,却很难去快速、有效地完成。究其原因,不难发现大部分类型的硬盘对于存储控制器厂商来说是一个黑盒子,即硬盘故障的来源、起因很难获悉,所以对硬盘本身故障的控制就很难把握,因此也就无从谈起把硬盘接入存储机框对存储系统进行有效的测试了。
　　 另外,就存储系统本身而言,硬盘是作为外购件的形态存在的,因为硬盘本身易坏且较昂贵,所以一直是存储系统可靠性与成本的短木板。因此研发测试、生产装备拷机大量硬盘的使用与硬盘故障的不断出现,使得研发、生产流程一方面成本居高不下,另一方面测试要求也很难达标。
　　 在当前闪存容量不断升级、价格不断下调的情况下,闪存的可靠性也在不断地增强,因此很多存储厂商的产品已慢慢的涉及到了固态硬盘SSD(Solid StateDisk)领域。据了解,像EMC,INTEL、日立等传统的存储厂商都已经有了固态硬盘的现货供应。
　　 就本人曾实习的企业也有了固态硬盘SSD(Solid State Disk)的研发生产部门,它的SSD产品也已经开始在市场上销售了。结合现状,我们提出这样的方案,能否利用自身在掌握固态硬盘技术上的优势,研制出故障可控且成本较低的可重复使用的虚拟硬盘。经过一系列对当前存储测试模式,测试方法的研究和评估,以及项目立项的可行性认证,最终确定了研发设计这款基于SSD的虚拟硬盘Ram_Disk,以此来解决存储测试中的测试盲区。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题的研究意义

1.3 本文的组织结构

第二章 存储系统

2.1 存储系统的发展及分类

2.1.1 存储系统的概念

2.1.2 存储系统的分类

2.1.3 磁盘阵列

2.2 虚拟硬盘支持的存储测试领域

第三章 存储介质——硬盘

3.1 硬盘的发展及结构

3.1.1 硬盘的发展

3.1.2 硬盘存储盘片的结构

3.1.3 测试相关的硬盘技术参数

3.2 硬盘的分类

3.2.1 传统硬盘

3.2.2 固态硬盘SSD

第四章 虚拟硬盘的相关技术研究

4.1 ATA协议

4.1.1 什么是ATA协议

4.1.2 ATA体系结构模型

4.1.3 协议基础

4.2 SMART信息

4.3 IDENTIFY信息

第五章 基于SSD硬盘的虚拟硬盘的设计及实现

5.1 虚拟硬盘的结构设计

5.1.1 固态硬盘的架构及工作流程

5.1.2 虚拟硬盘的架构及工作流程

5.1.3 虚拟硬盘的软件模块划分

5.2 虚拟硬盘的上电初始化关键技术

5.2.1 SMART信息的构造

5.2.2 IDENTIFY信息的构造

5.2.3 上电初始化

5.3 测试业务模块的实现

5.3.1 业务的分类

5.3.2 部分测试业务模块的实现原理

5.4 认证模块的实现

5.4.1 自有存储系统的认证

5.4.2 其他存储系统的认证

5.5 虚拟大容量存储的实现

5.6 数据一致性测试的实现

第六章 虚拟硬盘的工作原理及测试应用场景

6.1 虚拟硬盘的工作原理

6.2 利用虚拟硬盘进行测试

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 本文的创新点

7.3 未来展望

致谢

参考文献