随着大数据时代的到来,各个研究领域的数据信息呈爆炸式增长,这导致了数据存储的规模和成本越来越高,存储系统的能耗问题也越来越得到更多研究人员的关注。近年来关于磁盘存储系统的研究提出了很多节能方法,主要包括磁盘调度策略的研究和磁盘体系结构的探索。但是,这些研究大部分只是提出了一个理论模型而不是应用到真实的场景中。尤其是在本文研究的南极天文观测的应用场景中,会有大量的限制条件来影响通用节能模型的效果。因此设计一套专门针对南极天文观测的节能存储系统显得尤为必要。通过对磁盘节能存储系统的研究,磁盘节能技术主要包括:磁盘能量管理、负载划分及数据预取、磁盘分组技术、数据迁移技术和RAID存储技术等。结合南极天文观测恶劣的气象条件和严格的能源限制以及天文数据时序性和空间性的访问特点,本文专门设计了一套新的面向南极天文观测的节能存储系统。结合磁盘调度策略和磁盘体系结构的优点,本文设计了基于逻辑块交换的多级缓存策略的节能存储系统(MCS-B)。根据天文数据特有的访问模式,将数据进行划分、聚集,然后组成相互关联的逻辑块,同时采用多级缓存策略将磁盘阵列分成缓存磁盘组和数据磁盘组。为了充分验证基于逻辑块交换的多级缓存策略的节能存储系统的节能效果,本文对MCS-B在轻量级负载、正常负载和混合负载的不同访问模式下进行了大量的仿真实验。并将MCS-B与已有的传统节能存储系统进行对比。仿真结果表明,相比于已有的传统节能方案,MCS-B把能耗降低34.24%-42.3%,并且把请求的平均响应时间降低71.36%-77.14%。