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随着计算机网络技术和信息存储技术的发展,对信息存储系统的存储容量和速度的要求与日俱增,而存储系统的架构往往决定了整个IT系统的架构及功能。因此网络存储的发展经历了以服务器为中心的存储架构到以数据为中心的存储架构的转化。
本文首先对网络附加存储的优点进行了分析,指出了这个存储架构的不足:随着客户端存储请求的大幅增加,NAS服务器的性能会显著地下降,存在着成为瓶颈的隐患。而且,所有的控制流都必须经过服务器,当服务器发生故障时,整个存储系统就陷于瘫痪,因此NAS存在着单点故障问题。
针对NAS服务器的瓶颈隐患和单点故障问题,我们提出了一种新的网络存储架构:每个存储磁盘都分配一个专门设计的接口连接到网络,接口是一个由嵌入式CPU、IDE硬盘接口、Ethernet接口、FIASH和SRAM等组成的电路板,嵌入式CPU运行精简的操作系统,专门负责在网络环境下提供文件服务;我们定义附网存储磁盘为IND(Intelligent Network Disk,智能网络磁盘),对应的接口为IND接口。所有的IND通过分布式文件系统协议形成一个集群。
然后,本文分别详细阐述了IND接口的硬件设计和软件设计。IND接口的硬件设计包括IND接口的硬件设计模型、CPU单元、以太网通信模块和存储模块,IND接口的软件设计包括IND接口的软件设计模型、u C1inux内核和监控daemon。
最后,本文测试了负载的变化对基于智能网络磁盘的存储系统的吞吐率和响应时间的影响。测试结果表明,负载比较均衡地分配到了各IND,系统中的网络资源和存储资源得到了较充分的利用。同时对该系统的特点进行了总结,提出了有待研究与改进的地方。