【摘要】： SAN具有高性能、易擴(kuò)展、高可靠等優(yōu)點(diǎn),已成為主流網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)之一,廣泛應(yīng)用于各類數(shù)據(jù)中心,以滿足企業(yè)日益增長(zhǎng)的信息對(duì)大容量、高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求。然而,數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)隨著存儲(chǔ)容量的增加而增加,為了降低數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)、提高數(shù)據(jù)和應(yīng)用系統(tǒng)的可用性,人門正在研究基于高速廣域網(wǎng)的SAN互連,以構(gòu)建基于存儲(chǔ)廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏡像、備份和文件共享。 目前,常用的三種存儲(chǔ)擴(kuò)展技術(shù)是基于IP、基于同步光纖網(wǎng)和基于波分復(fù)用的存儲(chǔ)擴(kuò)展,從協(xié)議層次上看,前者采用IP協(xié)議承載FC協(xié)議、后者直接將FC協(xié)議通過光載波傳輸、而新一代的同步光纖網(wǎng)使用透明通用成幀規(guī)程GFP T (Transparent General Framing Procedure)將FC協(xié)議映射到SONET中傳輸。與一般網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相比,存儲(chǔ)擴(kuò)展的特殊性主要有兩點(diǎn),其一是數(shù)據(jù)傳輸量大,需要網(wǎng)絡(luò)具有高吞吐率;其二是可靠性要求高。流量控制是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)擴(kuò)展應(yīng)用中平滑數(shù)據(jù)流量、提高網(wǎng)絡(luò)吞吐力和數(shù)據(jù)傳輸可靠性的重要技術(shù)手段。 研究表明,存儲(chǔ)擴(kuò)展應(yīng)用中的IP網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬時(shí)延積特性,該環(huán)境下,傳統(tǒng)TCP協(xié)議受其窗口字段數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度的限制不能充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬,必須采用高速TCP協(xié)議。運(yùn)用理論分析和仿真相結(jié)合的方法,研究了高速TCP協(xié)議對(duì)高帶寬時(shí)延積網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性,包括路由器緩存的需求、協(xié)議的公平性以及光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)對(duì)TCP協(xié)議的影響等內(nèi)容。研究結(jié)果表明:(1)路由器的緩存容量只要不低于網(wǎng)絡(luò)帶寬時(shí)延積的10%,擴(kuò)展鏈路帶寬的利用率就能達(dá)到90%以上;(2)常見的四種高速TCP協(xié)議中,公平性由高到低的次序是FAST TCP、HSTCP、BIC TCP、STCP。采用自動(dòng)隊(duì)列管理能有效降低同步丟包的概率,提高TCP協(xié)議的公平性;(3)雖然光突發(fā)交換網(wǎng)的偏置時(shí)間和封裝時(shí)間會(huì)對(duì)存儲(chǔ)擴(kuò)展性能產(chǎn)生一定的影響,但光網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定性和低丟包率有利于性能的提高,因此,采用光網(wǎng)絡(luò)對(duì)IP存儲(chǔ)擴(kuò)展性能影響不大。上述研究結(jié)果表明,基于高速TCP協(xié)議的IP存儲(chǔ)擴(kuò)展可以在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下實(shí)施,研究結(jié)果也為選擇具體的TCP協(xié)議,實(shí)施基于IP的存儲(chǔ)擴(kuò)展提供了依據(jù)。 不同于IP網(wǎng)絡(luò),基于波分復(fù)用和基于SONET的存儲(chǔ)擴(kuò)展采用的是基于信用(Credit)的流量控制協(xié)議。研究表明,傳統(tǒng)FC流量控制協(xié)議采用固定分配Credit的方法,導(dǎo)致存儲(chǔ)擴(kuò)展性能低、連路利用率不高。針對(duì)上述不足,提出了一種C23+模式的改進(jìn)算法,新算法根據(jù)擴(kuò)展鏈路的距離和帶寬分配Credit,并將FC協(xié)議中的相對(duì)Credit更新策略修改成絕對(duì)更新策略,對(duì)的更新周期也進(jìn)行了調(diào)整,理論分析表明,修改后的流量控制協(xié)議不僅能消除Credit更新信息丟失的累積效應(yīng),而且還能有效控制緩沖區(qū)上溢、緩沖區(qū)下溢、Credit下溢。Credit 在采用GFP T的SONET存儲(chǔ)擴(kuò)展應(yīng)用中,GFP T網(wǎng)關(guān)和附接的FC設(shè)備之間采用的是基于Credit的流量控制協(xié)議,而兩個(gè)GFP T網(wǎng)關(guān)之間使用的是簡(jiǎn)單流量控制協(xié)議ASFC(Alternate Simple Flow Control),分析發(fā)現(xiàn),ASFC流量控制協(xié)議存在下列不足:(1)不能控制目標(biāo)GFP T網(wǎng)關(guān)緩沖區(qū)的溢出;(2)流量控制原語的觸發(fā)條件沒有與目標(biāo)GFP T網(wǎng)關(guān)設(shè)備的擁塞相關(guān)聯(lián)。針對(duì)上述不足,提出了一種優(yōu)化方法,使GFP T網(wǎng)關(guān)緩存容量的分配與鏈路距離及帶寬相關(guān)聯(lián),同時(shí)還使ASFC流控原語的觸發(fā)條件與FC設(shè)備的數(shù)據(jù)擁塞和目標(biāo)GFP T網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)擁塞關(guān)聯(lián)。 在上述研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于粗波分復(fù)用的存儲(chǔ)擴(kuò)展原型系統(tǒng),并對(duì)遠(yuǎn)程訪問性能進(jìn)行了測(cè)試。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TP333
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 博 士 學(xué) 位 論 文交換構(gòu)架N 交換構(gòu)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1.8 所示，存儲(chǔ)節(jié)和服務(wù)節(jié)點(diǎn)通過 N 端口、通過 F 端口與交換構(gòu)架(Fabric)的 F 端口相連，形成以 Fabric 為中心的結(jié)構(gòu)。bric 負(fù)責(zé)路由選擇、流量控制、差錯(cuò)處理以及節(jié)點(diǎn)端口管理等功能，并絡(luò)帶寬。當(dāng)一對(duì)端口建立好連接之后，F(xiàn)abric 就向他們提供近似點(diǎn)到點(diǎn)同時(shí)支持交換機(jī)的級(jí)聯(lián)，以構(gòu)成更大交換構(gòu)架。

于 IP、SONET 和 WDM 三種連接技術(shù)的存儲(chǔ)擴(kuò)展協(xié)議模型和存儲(chǔ)工作原理。2.1 存儲(chǔ)擴(kuò)展的通用協(xié)議模型分析存儲(chǔ)擴(kuò)展本質(zhì)上是 FC 協(xié)議和通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的相互作用。一般而言，協(xié)議之間的相互作用有三種基本形式，分別是“使用”、隧道封裝和映射。其中，“使用”是指一種協(xié)議直接使用另一種協(xié)議提供的功能為本協(xié)議的實(shí)現(xiàn)服務(wù)，如 TCP 與 IP 之間就是使用關(guān)系；遂道封裝則是將一種協(xié)議直接作為另一種協(xié)議的負(fù)載進(jìn)行封裝，此時(shí)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的設(shè)備不需要理解內(nèi)層被封裝協(xié)議的語法、語義和同步等信息；映射是一種比隧道封裝方式復(fù)雜的協(xié)議關(guān)系，它不是簡(jiǎn)單的協(xié)議封裝，而是將內(nèi)層協(xié)議的部分或者全部邏輯功能映射到外層協(xié)議對(duì)應(yīng)的功能層次上，此時(shí)，內(nèi)層協(xié)議對(duì)外層協(xié)議不再透明。映射方式可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外層協(xié)議的融合，充分利用兩種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)為傳輸提供服務(wù)。目前通過公用網(wǎng)絡(luò)框架實(shí)現(xiàn) FC 協(xié)議傳輸?shù)膮f(xié)議層次關(guān)系如圖 2.1所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2721927