基于Windows I/O多路径的网络存储容灾技术分析与实现

摘要

20世纪末，信息技术得到迅速应用和发展，全球数字化浪潮带来了数字信息的爆炸性增长。图灵奖获得者Jim Gray提出了一个关于数据增长的摩尔定律：网络环境下每18个月产生的数据量等于有史以来所产生的数据之和。企业和政府部门在信息化的过程中积累了大量的数据，这些数据是企业和政府部门的根本。整个社会对信息的依赖性越来越强，迫切需要对这些海量信息数据进行高效的存储和管理。因此，在20世纪末网络存储技术运用而生，它有效地解决了数据量呈几何级增长带来的问题。同时，网络存储也满足了企业和政府部门对数据进行简化管理和控制的要求。本文结合现今企业对网络容灾的特殊需求。重点研究了基于存储网络的Windows I/O多路径开发过程中涉及到的关键技术，主要完成以下工作： (1)介绍当前主流的网络存储技术，并重点分析网络容灾系统的实现的各种关键技术。 (2)深入研究了Windows WDM(Windows Drivet Model)模型与WindowsMPIO(Multipath Input/Output,多路径输入输出)驱动程序架构的原理和机制。 (3)设计和实现了基于Windows2003 Server的存储网络I/O多路径。 (4)测试本文实现的I/O多路径主要功能和存储性能。测试结果表明该系统工作正常，设计实现是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2课题来源

1.3课题主要研究工作

1.4国内外研究概况

1.5课题意义

1.6论文内容安排

第二章网络存储与容灾技术

2.1网络存储技术

2.1.1传统的SCSI总线结构

2.1.2网络连接存储NAS(Network Attached Storage)

2.1.3存储区域网络SAN(Storage Area Network)

2.2容灾

2.2.1容灾技术

2.2.2容灾的分类

2.2.3容灾的发展趋势

2.2.4容灾的重要性

2.3本章总结

第三章Windows驱动模型与MPIO整体架构

3.1 Windows驱动模型

3.1.1 Windows I/O系统

3.1.2 WDM模型简介

3.1.3 WDM模型设备和驱动程序层次结构

3.1.4 Windows中断优先级别

3.2 MPIO架构

3.2.1 Windows标准存储栈和网络存储I/O通道

3.2.2 MPIO的重要性

3.2.3 Windows MPIO体系结构

3.3本章小结

第四章Windows Server 2003 MPIO DSM的设计与实现

4.1注册和初始化DSM模块

4.2设备到达流程

4.3设备启动流程

4.4 I/O传输处理流程

4.5错误处理

4.5.1错误重传处理流程

4.5.2 FAILOVER(重选路机制)

4.6移除设备/路径流程

4.7 I/O负载均衡

4.7.1轮流选择路径算法

4.7.2磁盘扇区号选择路径算法

4.7.3最轻负载HBA选择路径算法

4.8本章小结

第五章MPIO驱动程序的测试与性能分析

5.1 WHQL和Windows驱动程序测试

5.1.2 WHQL(Windows Hardware Quality Labs，Windows操作系统硬件品质实验室)

5.1.3 Windows驱动程序测试

5.2 MPIO性能测试

5.2.1测试环境的搭建

5.2.2 I/O多路径测试

5.2.3 I/O均衡测试

5.2.4故障切换测试

5.2.5数据一致性测试

5.3本章总结

第六章总结

6.1全文总结

6.2后续工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果