一个Linux多路径磁盘过滤驱动程序

研究Linux系统中多路径磁盘过滤驱动程序的设计和实现。驱动程序将物理磁盘的多路径封装为一个虚拟没备。虚拟设备的I／O请求转发到磁盘设备上执行，由路径选择算法将主机的负载均衡地分配到各路径上。当路径发生故障时由驱动程序将失败的I／O请求切换到其它路径，屏蔽了路径故障。驱动程序利用多路径改善了主机的I／O性能，提高了系统的可用性。     

Unix系统SCSI冗余路径驱动程序的设计和实现

在主机和存储系统之间连接多条SCSI路径，在路径发生故障时RDP驱动程序将I／O切换到其他路径，以增加系统的可用性。通过将I／O负载均衡分布在各SCSI路径，能增加系统带宽。讨论了在Unix系统中RDP设备驱动程序的设计原理和实现。     

SCSI冗余路径驱动程序在Windows NT下的设计和实现

该文研究了在NT系统中RDP设备驱动程序的设计原理和实现方法。RDP驱动程序通过对磁盘I/O请求的挂接和处理,实现故障切换和负载均衡。在路径发生故障时RDP驱动程序将I/O切换到其它路径,以增加系统的可用性。通过将I/O负载均衡分布在各SCSI路径,以增加系统数据吞吐能力。     

用异步I／O请求处理提高流媒体服务器支持并发访问的性能

流媒体服务是一种I／O请求密集型应用，为了提高流媒体服务器支持并发访问的能力，需要提高其处理I／O请求的能力。目前的操作系统通常支持同步处理I／O请求，但因此产生的进程的阻塞和中断响应处理将对服务器处理I／O请求的效率产生负面影响。我们采用异步方式处理I／O请求，消除了上述的影响，优化了流媒体服务器处理I／O请求的效率，提高了其支持并发访问的能力。     

基于SAN系统数据密集型程序的性能分析

数据密集型应用如多媒体、数据库等等的大规模发展对存储系统提出更高的要求．与之相适应的是以SAN为代表的存储网络改变了存储系统完全依赖于主机的模式，整体上提高了存储系统性能、可用性、可扩展性．本文在研究整个SAN存储系统结构的基础上，通过分析和估计SAN系统的各个部分性能，结合数据密集型程序的I／O统计特性，估计各种I／O请求的平均响应时间，说明在SAN系统平台上I／O密集型程序的设计要求，为进一步开发大规模存储网络管理和应用软件打下基础．     

磁盘驱动程序预写

较好地利用内存作为缓存，并优化磁盘设备的请求处理，是缓解系统I／O瓶颈的有效途径。提出一种驱动程序预写的方法来处理内存缓存中脏数据写回磁盘的方法，其基本思想是：通过将文件系统高速缓存中的脏数据写盘操作由磁盘设备驱动程序发起，磁盘可以在恰当的时间（设备空闲）或者恰当的位置（减少寻遣和设备旋转）完成写请求，减少缓存flush操作对当前应用的影响。模拟试验表明，谊方法能提高磁盘写操作的效率、系统数据的可靠性和系统的I／O性能。     

基于连接管理的并行I／O数据库系统的研究

I／O和网络开销是数据库系统主要的性能瓶颈，本文针对数据库I／O请求的特点，讨论在大量并发I／O请求到来的情况下如何有效地对这些I／O请求进行重组、排序和合并，以便提高数据库系统的总体性能。     

一种基于iSCSI的附网存储服务器系统的设计与实现

随着应用的高速发展，容量大、响应快、高性能NAS正成为网络存储领域的研究热点。针对这种情况，设计了一种基于iSCSI协议的专用附网存储服务器(iSCSI-based NAS，iNAS)，在iNAS中，通过iSCSI软件实现模块，使得iNAS同时提供file I／O和block I／O服务，实现了NAS和SAN的融合；通过在RAID控制器和用户内存之间的直接数据传输(零拷贝)，极大地提高了iNAS的I／O响应速度．通过一个多级分流的设备驱动程序，将多个RAID整合成单一的存储池，从而实现了存储虚拟化，实验结果显示，iNAS对文件I／O请求和块I／O请求都具有极高的响应速度。     

基于相似负载的iSCSI透明可靠多播

提出一种针对iSCSI网络计算系统的I/O加速策略——基于相似负载的iSCSI透明可靠多播。通过对I/O请求数据块进行相似负载判定以及对原有iSCSI协议进行扩展,在iSCSI网络计算系统中构建数据传输双路径——iSCSI协议数据包路径和相似负载的多播路径,以提高网络计算数据的加载速度。测试结果表明,该策略能有效提升多个客户主机的并发I/O性能。     

网络存储系统中I/O请求响应时间的研究

网络存储技术从很多方面改善了传统基于主机的存储系统的不足，但由于在数据存储和处理之间增加了网络，对整个I／O请求过程产生很大的影响，使得I／O性能难以准确地估计．通过对两种常用的网络存储系统——NAS和SAN的基本存储过程进行分析，提出了针对网络存储系统中I／O响应时间的性能评估模型．通过实验，发现这个模型在很大程度上能够对存储网络的性能进行评价．结果表明存储网络的性能不光和存储设备以及网络设备的物理性质有关，还和具体的负载状况密切联系．另一方面，FC(光纤通道)对负载状况的依赖性远远小于TCP／IP网络，就I／O响应速度而言，FC有更好的性能．     

PASS: a simple,efficient parallelism-aware solid state drive I/O scheduler

Emerging non-volatile memory technologies, especially flash-based solid state drives （SSDs）, have increasingly been adopted in the storage stack. They provide numerous advantages over traditional mechanically rotating hard disk drives （HDDs） and have a tendency to replace HDDs. Due to the long existence of HDDs as primary building blocks for storage systems, however, much of the system software has been specially designed for HDD and may not be optimal for non-volatile memory media. Therefore, in order to realistically leverage its superior raw performance to the maximum, the existing upper layer software has to be re-evaluated or re-designed. To this end, in this paper, we propose PASS, an optimized I/O scheduler at the Linux block layer to accommodate the changing trend of underlying storage devices toward flash-based SSDs. PASS takes the rich internal parallelism in SSDs into account when dispatching requests to the device driver in order to achieve high performance. Specifically, it parti-tions the logical storage space into fixed-size regions （preferably the component package sizes） as scheduling units. These scheduling units are serviced in a round-robin manner and for every chance that the chosen dispatching unit issues only a batch of either read or write requests to suppress the excessive mutual interference. Additionally, the requests are sorted according to their visiting addresses while waiting in the dispatching queues to exploit high sequential performance of SSD. The experimental results with a variety of workloads have shown that PASS outperforms the four Linux off-the-shelf I/O schedulers by a degree of 3%up to 41%, while at the same time it improves the lifetime significantly, due to reducing the internal write amplification.     

Block I/O Scheduling on Storage Servers of Distributed File Systems

This paper presents a new scheme of I/O scheduling on storage servers of distributed/parallel file systems, for yielding better I/O performance. To this end, we first analyze read/write requests in the I/O queue of storage server (we name them block I/Os), by using our proposed technique of horizontal partition. Then, all block requests are supposed to be divided into multiple groups, on the basis of their offsets. This is to say, all requests related to the same chunk file will be grouped together, and then be satisfied within the same time slot between opening and closing the target chunk file on the storage server. As a result, the time resulted by completing block I/O requests can be significantly decreased, because of less file operations on the corresponding chunk files at the low-level file systems of server machines. Furthermore, we introduce an algorithm to rate a priority for each group of block I/O requests, and then the storage server dispatches groups of I/Os by following the priority order. Consequently, the applications having higher I/O priorities, e.g. they have less I/O operations and small size of involved data, can finish at a earlier time. We implement a prototype of this server-side scheduling in the PARTE file system, to demonstrate the feasibility and applicability of the proposed scheme. Experimental results show that the newly proposed scheme can achieve better I/O bandwidth and less I/O time, compared with the strategy of First Come First Served, as well as other server-side I/O scheduling approaches.     

SAN存储系统的I/O路径控制与管理

介绍SAN存储系统的I／O路径控制与管理技术．首先阐述基于QLA2300 HBA的在目标器和启动器模式下的固件和驱动程序的I／O通信过程；并进一步介绍SAN存储设备的LUN到SCSI启动器的动态映射和基于设备号的固定映射实现；最后说明一种基于I／O路径的高可用性技术;基于主从热备用的FAILOVER的实现方法．     

基于层次化请求过滤的SonD无盘Windows

按需服务无盘Windows通过在Windows2K/XP内核中虚拟小型计算机系统接口(SCSI)设备,将SCSI设备的读写请求转化为网络磁盘的读写请求与服务器端通信,实现远程无盘启动Windows的软件解决方案。该技术有效地将存储资源和计算资源分离后动态结合,实现存储资源的统一管理和计算资源的合理分配。基于Windows的分层驱动模型,还提出了层次化请求过滤技术。     

一种内核级VIA的设计

VIA(VirtualInterfaceArchitecture)是用户级集群通信工业标准。对VIA做了扩展,将其引入到网络存储领域,实现了内核级VIA,并且在Linux系统平台上进行了测试。和用户级VIA相比,内核级VIA全面提高了存储系统节点和服务器间通信性能。尤其是对于 512字节以下小数据包,延迟至少降低 30%。     

基于异构分布式存储系统的动态反馈负载均衡技术

Samba分布式存储系统通过根服务器向用户提供全局名字空间,当用户提出访问请求时,根服务器只按照静态的方式返回逻辑名对应的物理目标位置.当存在多个物理目标时,大多数用户的访问请求都将被定位在一台服务器上.多目标只保证了服务可用性,而没有对系统的负载均衡作出贡献.针对这一问题,提出了一种基于服务器性能指标的动态反馈负载均衡策略,并给出了基于Samba分布式存储系统的实现方案,旨在提高整个系统的存储能力、网络吞吐率、服务平均响应时间等指标.实验表明,优化后系统的I/O性能得到了很大提升.     

网络磁盘阵列中基于任务排队的多用户请求动态调度策略

在存储系统中,底层I/O调度策略十分重要,它决定了整个存储系统的效率.一个良好的调度策略可以有效地提高系统的性能.结合网络磁盘阵列的工作特点,提出了一种基于任务排队的动态调度算法,其基本思想是充分利用多个网络用户的请求数据在网络磁盘阵列上的空间连续性,最大限度地减小磁头寻道延迟和旋转延迟,从而降低系统的响应时间.     

基于透明计算模式的I/O Server的设计

设计并实现了一个基于透明计算模式的I/O Server系统，I/O Server和I/O Client是一个在透明计算环境下，支持多操作系统远程启动和运行的网络存储访问服务I/O Manager的2个软件模块，I/O Server工作在服务器端，I/O Client工作在客户端。在透明计算模式中，各客户机硬件与操作系统分离，用户需要的操作系统的应用程序存储在服务器端。在客户机启动时，I/O Server和启动协议将I/O Client下载到端系统上运行，然后I/O Client向I/O Server发出I/O请求，I/O Server对收到的I/O请求加以分析，进行优先级分类，在优先级分时轮转调度I/O请求、操作服务器上的虚拟硬盘文件，并通过预取和缓存策略减少磁盘I/O操作，将处理结果返回给客户端，支持操作系统的远程启动，并为系统运行时的各种请求提供服务。