網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)容錯(cuò)與容災(zāi)技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用模式由早期的以計(jì)算為核心演變?yōu)橐詳?shù)據(jù)處理為核心，計(jì)算機(jī)的重要性更多體現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理等方面，因此數(shù)據(jù)的價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的價(jià)值。這對(duì)數(shù)據(jù)的可用性提出了越來(lái)越高的要求，數(shù)據(jù)容錯(cuò)與容災(zāi)技術(shù)作為提高數(shù)據(jù)可用性的有效技術(shù)手段受到了廣泛的關(guān)注，對(duì)數(shù)據(jù)容錯(cuò)和容災(zāi)技術(shù)的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文以航空科學(xué)基金項(xiàng)目“面向航空專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)技術(shù)研究”(課題編號(hào)：03F53031)和西

2、安市工業(yè)攻關(guān)計(jì)劃“面向電子政務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)系統(tǒng)”(課題編號(hào)：GG200312)為背景，研究了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)容錯(cuò)與容災(zāi)技術(shù)：首先構(gòu)建一個(gè)基于iSCSI協(xié)議的虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)模型，接著對(duì)該模型中的安全數(shù)據(jù)傳輸、多容錯(cuò)數(shù)據(jù)布局、異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)布局，以及針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)容災(zāi)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。 本文的主要研究成果及創(chuàng)新之處體現(xiàn)在： 1、提出了兩種針對(duì)iSCSI協(xié)議的安全機(jī)制目前的iSCSI協(xié)議沒有考慮傳輸安全問

3、題，存在數(shù)據(jù)被竊聽和篡改等安全威脅。本文提出了兩種iSCSI安全機(jī)制：基于網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議IPSec的iSCSI安全機(jī)制和基于應(yīng)用層安全協(xié)議SSH的iSCSI安全機(jī)制。通過在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的不同層次進(jìn)行安全處理，以較低的系統(tǒng)開銷實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全傳輸。 2、提出了多容錯(cuò)數(shù)據(jù)布局算法DP-RAID和 TP-RAID當(dāng)前的單容錯(cuò)數(shù)據(jù)布局所能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)可用性已經(jīng)不能滿足應(yīng)用對(duì)高可用性的需求。本文提出的DP-RAID和TP-RAID是基于水平和

4、對(duì)角奇偶校驗(yàn)，并可分別容許兩個(gè)和三個(gè)磁盤故障的數(shù)據(jù)布局。與同類布局相比，這兩種布局的編碼解碼實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，小數(shù)據(jù)寫性能高、計(jì)算負(fù)載小。 3、提出了異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)布局算法PA-RAID0現(xiàn)有的數(shù)據(jù)布局不考慮磁盤組件在容量和I/O性能方面的差異。本文提出的PA-RAID0布局根據(jù)不同磁盤的容量差異確定布局周期，在布局周期內(nèi)根據(jù)不同磁盤的：I/O性能差異確定地址塊的分布。該布局在保證100％存儲(chǔ)空間利用率的同時(shí)，也充分利用高速磁盤的

5、高I/O性能，提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的并發(fā)性。 4、提出了一種基于日志的異步數(shù)據(jù)復(fù)制協(xié)議ARPDL傳統(tǒng)的異步數(shù)據(jù)復(fù)制協(xié)議的主要問題是主從存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性不能得到保證。本文提出的ARPDL通過基于日志的寫請(qǐng)求分批傳播，減少了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，同時(shí)通過批命令的原子提交，避免了寫順序不一致引起的主從存儲(chǔ)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)視圖不一致。ARPDL對(duì)寫請(qǐng)求具有較快的響應(yīng)速度，也較好的保證了數(shù)據(jù)一致性。 5、提出了一種基于糾刪碼的數(shù)據(jù)容災(zāi)模型遠(yuǎn)程數(shù)