[00828593]基于对象的智能网络存储系统及相关理论

项目围绕基于对象的网络存储系统的组建方法，从对象控制器硬件研究出发，设计并实现了一种对象存储设备的硬件平台，并开发支持T10OSD标准的存储管理软件。为了实现基于对象的存储系统高性能、主动性和智能性等优势，重点研究突破了一些核心关键技术，并在这些核心技术研究的基础上构建基于对象的存储原型系统。并用典型应用其正确性和有效性进行了验证。通过该项目的实施，在存储系统研究领域取得了如下成果：1、提出了一种基于对象的网络存储系统的组建方法。2、设计并实现了一种对象存储设备的硬件平台，在该基础上，开发完成了支持T10OSD标准的存储管理软件。3、为了维持OSD的持久性能，开发了持久对象文件系统LOBFS。通过柔性空间管理和渐近空间分配策略，保证了OSD在经历了长期的对象创建删除后，系统的性能仍然能够保持较高吞吐率。4、为了进一步提高OSD的智能性，在T10OSD标准的基础上，扩展了存储对象的概念，引入了“方法对象”，并将其用于组建海量网络存储系统的方法。存储对象除了数据，属性外，还包含操作，从而使得对象具有更好的主动服务特性，灵活的安全机制，能从底层更好地支持用户存取和便于管理。5、提出了面向应用的存储对象操作自适应策略触发机制。根据数据类型选择传输方式，实现传输内容的适应性；根据应用选择数据分布策略，实现存储内容的自适应性。6、深入研究实际I/O负载数据行为特征，I/O负载特征可以分为两个范畴，即访问模式(accesspattern)和到达模式(arrivalpattern)。其中，访问模式包括I/O请求大小、带宽、I/O到达率和队长等。到达模式包括I/O到达间隔时间。采用累积分布函数对各种应用环境下I/O负载的各个特征进行经验研究，找出了网络数据存储具有非常强的自相似性。7、构造了一种alpha稳定磁盘I/O负载模型，能够在不同应用环境下精确合成各种磁盘负载，不仅可以很好的拟合I/O到达独立同分布的磁盘负载，还能很好的合成自相似I/O负载。实验结果表明，所有合成的负载都比传统的流量模型更能反映I/O负载实际情况。更重要的是，alpha稳定磁盘I/O负载模型可以在高斯和非高斯条件下精确刻画磁盘I/O负载中的突发性和重尾分布。8、提出了基于热度的多线程重建调度优化算法。根据帕累托法则和用户I/O自相似性可知用户访问具有局部性和热点特性，因此在重建方法上充分利用这两种特性，利用优先级调度对各个区域分别进行重建，热点区域被优先重建，并跟踪用户热点访问的变化；利用时间片分时，使每次重建的长度保持顺序性，利用了磁盘的顺序访问最优的特点。基于热度的多线程重建调度优化算法做到了两者兼顾，从而使得重建区域尽可能接近用户访问的区域，而且又保证重建过程中的顺序性，从而大大减少了磁头频繁定位的开销。该算法缩短了重建时间最高可到44.7%，提高了系统的可靠性和可用性减少了响应时间最高可到23.9%，提高了重建时期的性能，达到了同时提高系统可靠性和性能的目的。9、提出了一种分层次的Qos支持技术。通过在对象请求调度器，对象预处理器，块请求调度器三层次实现Qos控制，使得OSD能在不能负载情况下适应不同应用的Qos需求。10、在对象存储设备、对象存储系统等方面申请了6项国家技术发明专利，其中有两项于2007年获得授权。11、在国内外刊物及国际会议上发表相关文章30多篇。对象存储设备已完成软硬件开发，并形成了具有自主知识产权的智能网络存储原型系统，进一步产业化可以每年为国家节省外汇，更可使中国大多数中小企业能够以较低的投入迅速建立起数据管理、数据安全存储的平台。该重大关键技术的突破对中国网络存储行业的技术进步具有十分重要意义和作用，其成果可望改变主要由国外产品占据中国网络存储领域的局面。对打破国外存储系统及技术垄断，发展民族IT产业，提升中国IT产业自主研发能力及核心竞争力具有重要的意义。