检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机科学 2010年第12期37卷 283-286页

作者：郭御风李琼罗莉刘光明国防科技大学计算机学院长沙410073

对象存储重新划分了传统文件系统的功能,并将存储管理功能下放到智能存储设备中。采用基于对象接口,利用智能存储设备的计算能力改善存储性能,获得了更好的可扩展性、安全性以及跨平台无缝共享能力,目前正得到广泛的研究和应用。对象存... 详细信息

对象存储重新划分了传统文件系统的功能,并将存储管理功能下放到智能存储设备中。采用基于对象接口,利用智能存储设备的计算能力改善存储性能,获得了更好的可扩展性、安全性以及跨平台无缝共享能力,目前正得到广泛的研究和应用。对象存储控制器是对象存储系统的核心部件,是对象存储系统性能发挥的关键。介绍了一种新型的基于SOC的对象存储控制器的设计和实现。测试结果表明,设计的对象存储控制器在性能、可靠性、成本和功耗方面都具有巨大优势。最后介绍了几种正在研究的对象存储控制器的并行优化方法。

关键词：对象存储对象存储控制器文件系统片上系统 RAID控制器 I/O调度算法

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对象存储控制器关键技术研究

对象存储控制器关键技术研究

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作者：何水兵华中科技大学

学位级别：博士

对象存储系统结合了附网存储和存储区域网的优点,已成为网络存储领域研究的热点。对象存储系统由客户端、元数据服务器、对象存储设备和互连网络组成,其中对象存储设备是对象存储系统的核心。在大规模的PB级对象存储系统中,一般存在成... 详细信息

对象存储系统结合了附网存储和存储区域网的优点,已成为网络存储领域研究的热点。对象存储系统由客户端、元数据服务器、对象存储设备和互连网络组成,其中对象存储设备是对象存储系统的核心。在大规模的PB级对象存储系统中,一般存在成千上万自管理的对象存储设备,单个对象存储设备的性能将会对整个对象存储系统的性能产生极大的影响。因此,设计一种高性能的对象存储设备在对象存储研究领域具有重大意义。对象存储控制器是对象存储设备的控制和管理单元,它由硬件平台和存储管理软件组成。对象存储控制器的核心技术主要包括控制器硬件体系结构、对象数据组织、对象数据预取和对象数据智能处理等四方面的关键问题。现有对象存储控制器由于对I/O应用和对象访问的特征考虑不足使得对象控制器在性能方面仍存在缺陷。因此,针对对象控制器四个方面的关键问题设计和实现新的体系结构和方法对于构建高性能的对象存储控制器尤为重要。对象存储控制器的硬件平台是软件运行的基础,它直接决定着控制器的性能。传统对象存储控制器大多数是基于通用的PC平台或者服务器平台,由于它们一般面向计算并不是面向I/O,用它们设计对象存储控制器存在不足,特别是I/O总线可能成为系统性能提高的瓶颈。针对该问题,提出了一种基于交换架构的对象存储控制器体系结构。这种体系结构能够大大提高系统总体通信带宽并且性能具有很好的扩展性。在此基础上,实现了一种基于Intel IOP315的新型专用对象存储控制器。新型对象存储控制器的主要组成是Intel 80314芯片和2个Intel Xscale 80200的高性能低功耗CPU。Intel 80314最重要特征是被设计成为一个任意端口间均能互连的桥,它可以支持任意端口到端口之间的并行数据传输。性能分析表明,由于更多的磁盘可以并行地传输对象数据,新型对象存储控制器可以有效的解决单条I/O总线下的性能瓶颈问题。在硬件平台基础上对象存储控制器利用对象文件系统进行对象组织和管理。许多对象文件系统利用传统本地文件系统管理对象,而结合了对象访问特点的专用对象文件系统具有更好的性能。EBOFS是一种专用对象文件系统,它的高性能很大程度上是通过其对象分配算法在为单个对象分配磁盘空间时尽量使数据在磁盘上连续实现的。然而,EBOFS采用的是一种单粒度对象空间预分配方法,这使得它在交错为多个对象并行分配空间时并不能很好地保持对象内数据的连续性。为了克服EBOFS的不足,提出了一种多粒度对象空间预分配方法。该方法中对象预分配粒度的选择有两种方式:根据用户告知值调整和根据分配时当前对象大小调整。对于事先知道大小的用户对象,该方法为对象建立一个预期对象大小属性,并且用户在创建对象时设置该属性值。在对象空间分配时该方法读取预期对象大小属性并尽量按该值预分配整个对象大小空间。对于事先不知道大小的用户对象,该方法将对象大小分为多个区间,对于不同对象区间的对象选择不同的预分配值,小对象按较小粒度预分配空间,较大的对象按较大粒度预分配空间。仿真实验表明,该对象预分配方法可以减少磁盘已使用空间的extent数和单个对象平均包含的extent数,可以提高磁盘已分配空间的连续度,从而提高对象访问的性能。对象预取是一种有效减少对象存储控制器访问延迟的重要方法。随着I/O速度与CPU速度差距的扩大,在对象存储控制器上进行对象预取变得越来越重要。然而,现有的预取方法集中于对象内的预取,这限制了对象存储控制器在多个对象间进行预取的能力。针对该问题,提出了一种利用对象间关系进行预取的方法。该方法使用一种称为序列模式挖掘的数据库技术获得对象访问序列中的序列规则并构造序列规则表。当请求的对象不在cache中时,该方法结合当前对象访问上下文在序列规则表中查找与当前对象相关的对象,并将不在cache中的相关对象预取到cache中来。实验结果表明,与基于分组的预取方法相比,该对象预取方法可以提高对象预测精确度和对象cache命中率。主动存储技术具有很多优势,可以减少网络通信量和降低应用程序的执行时间。然而,目前主动存储的优势在对象存储系统中不能得到充分体现。为此,提出了一种灵活的基于对象的主动存储设计。在该设计中对象存储控制器可以利用自己的处理能力参加到用户自定义任务或系统任务对数据的处理中来。用户自定义任务由客户端下载到对象存储控制器中,系统任务由对象存储控制器本身固有。此外,任务对用户数据处理时具有灵活的处理方式。一方面任务可以处理单个对象或多个对象,可以处理对象的一部分数据或全部数据;另一方面任务支持多种数据输入输出模式,即被任务处理的数据可以来自客户端或磁盘并且处理后的数据可以发送到客户端或磁盘。与此同时,对现有对象存储设备标准进行了扩展,使其包含主动存储相关的命令。实验结果表明,增加了主动存

关键词：网络存储基于对象存储对象存储控制器交换架构对象文件系统对象预取主动存储

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基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现

基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现

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作者：苏晶国华中科技大学

学位级别：硕士

研究对象存储控制器的硬件设计,使其高效完成对象级接口的智能化管理和复杂存储协议的解析,对对象存储系统整体性能提升有重要意义。基于SoPC(System on Programmable Chip,片上可编程系统)技术,在FPGA(Field Programmable Gate Array,... 详细信息

研究对象存储控制器的硬件设计,使其高效完成对象级接口的智能化管理和复杂存储协议的解析,对对象存储系统整体性能提升有重要意义。基于SoPC(System on Programmable Chip,片上可编程系统)技术,在FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)上实现的对象存储控制器,具有功能配置灵活,调试方便,成本较低等优点。采用Cyclone II器件实现的对象存储控制器的网络接口,包含处理器模块、内存模块、Flash模块等核心组成部分,提供千兆以太网的网络接口和PCI(Peripheral Component Interconnect,周边元件扩展接口)总线的主机接口,还具备电源模块、时钟模块等以保证系统正常运行。在设计实现PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)时,从叠层设计、布局、布线、阻抗匹配等多方面解决高达100MHz的全局时钟带来的信号完整性问题,并基于IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型进行了信号完整性分析及仿真。针对各功能模块提出了相应的调试策略,并完成了部分模块的调试工作。在此基础上提出了基于Virtex-4的对象存储控制器系统设计方案,Virtex-4内嵌PowerPC高性能处理器,可更好地完成对象存储设备相关的控制和管理工作。实现了丰富的接口设计,包括千兆以太网、光纤通道、SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高级技术附件)等网络存储接口以及较PCI性能更优异的PCI-X(Peripheral Component Interconnect eXtended,并连的PCI总线)主机接口;提供多种FPGA配置方式。使用Cadence公司的Capture CIS工具完成了该系统硬件的原理图绘制,通过了设计规则检查,生成了网表用作下一步设计工作的交付文件。

关键词：对象存储控制器现场可编程门阵列印制电路板信号完整性

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基于FPGA的对象存储控制器的关键技术

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华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第6期35卷 50-53页

作者：冯丹刘勋李开君华中科技大学信息存储系统教育部重点实验室湖北武汉430074

研究了对象存储控制器的关键技术.基于交换式片内总线,使用NiosⅡ处理器,设计了高速对象存储控制器;基于可编程片上系统技术,用硬件描述语言实现光纤通道底层协议;基于实时操作系统,在软件层实现面向对象存储协议.以循环冗余校验算法的... 详细信息

研究了对象存储控制器的关键技术.基于交换式片内总线,使用NiosⅡ处理器,设计了高速对象存储控制器;基于可编程片上系统技术,用硬件描述语言实现光纤通道底层协议;基于实时操作系统,在软件层实现面向对象存储协议.以循环冗余校验算法的优化与8 bit/10 bit编码游程值计算的优化为例,描述了通过逻辑优化得到更高频率和提高系统性能的方法,并通过软件仿真分析了优化结果.仿真结果表明,优化后的算法逻辑正确且性能大大提高.

关键词：对象存储控制器可编程片上系统光纤通道实时操作系统

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基于对象存储控制器及对象存储安全认证机制的研究

基于对象存储控制器及对象存储安全认证机制的研究

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作者：易佳华中科技大学

学位级别：硕士

随着对存储系统的存储容量、IO速度、系统安全性和可用性等方面要求的不断提高,传统的网络存储技术(如NAS,SAN等)由于存在诸多局限性,不能很好的满足大规模分布存储系统的需要。由此,基于对象存储技术应运而生,该技术采用对象存储设备... 详细信息

随着对存储系统的存储容量、IO速度、系统安全性和可用性等方面要求的不断提高,传统的网络存储技术(如NAS,SAN等)由于存在诸多局限性,不能很好的满足大规模分布存储系统的需要。由此,基于对象存储技术应运而生,该技术采用对象存储设备作为系统的基本存储节点,使存储系统具有更好的智能性,更强的安全性和更高的可扩展性。基于对象存储控制器是基于对象存储系统的重要基础设施,是对象存储设备的核心,其性能将严重影响存储系统的整体性能。在全面分析基于对象存储系统(Object Based Storage, OBS)体系结构的基础上,系统论述了基于对象存储控制器的组成原理和实现方法。并对基于对象存储控制器进行了逻辑设计与硬件实现,对控制器硬件系统进行了测试与分析。给出了一种基于循环优先级算法的PCI-X总线仲裁器的设计方法,并将该仲裁器应用到控制器的设计中。对新的系统总线标准—RapidIO进行了分析,为下一阶段工作做了理论准备。由于在基于对象存储系统中,客户可以直接向基于对象的存储设备发起请求,而不是由可以信赖的文件服务器来发起请求,安全认证机制在基于对象存储系统中就显得尤其重要。为此,应用一种基于角色的访问控制策略,对系统中的客户进行访问控制,保证了客户对OBS中对象访问的合法性以及数据的完整性。同时,安全管理器和对象存储设备之间使用经过改进的简单密钥交换协议来设置和更新共享密钥,降低了系统对通信信道安全性能的要求。

关键词：面向对象存储对象存储控制器基于角色访问控制安全认证机制

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基于FPGA的对象存储控制器SATA接口及关键技术研究

基于FPGA的对象存储控制器SATA接口及关键技术研究

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作者：刘勋华中科技大学

学位级别：硕士

随着存储需求的增加及存储应用日益复杂,以块为基础的存储接口已限制了存储系统的发展,以对象为基础的存储接口应运而生。对象级接口是块级接口和文件级接口的完美结合,具有安全性、跨平台操作性、高性能和智能化的特点,但是对象级接口... 详细信息

随着存储需求的增加及存储应用日益复杂,以块为基础的存储接口已限制了存储系统的发展,以对象为基础的存储接口应运而生。对象级接口是块级接口和文件级接口的完美结合,具有安全性、跨平台操作性、高性能和智能化的特点,但是对象级接口智能化的管理和复杂存储协议的解析使对象存储控制器的负荷加重,为了提高对象存储系统的性能,进行了对象存储控制器的硬件设计与研究。基于现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array),使用交换式的Avalon总线与RISC(Reduced Instruction Set Computer)型的NiosII处理器,设计对象存储控制器的总体架构;基于可编程片上系统技术,用硬件描述语言实现串行高级连接技术SATA(Serial Advanced Technology Attachment)协议与光纤通道底层协议的部分功能;基于IP(Intellectual Property)核,并采用锁相环进行分频倍频,实现了DDR内存控制器及其时钟电路;基于实时操作系统ucLinux,并采用硬件抽象层技术屏蔽硬件细节,在软件层次上实现面向对象存储协议。进行循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)算法的优化与扰码(Scrambling)算法的优化,通过资源复用提高空间并行度,以更多的组合逻辑资源换取更高的性能;对SATA链路层的大型状态机进行切割,运用流水线原理提高时间并行度,以更多的寄存器资源换取更高的性能。进行功能仿真与时序仿真,确保在功能正确的前提下,硬件的工作频率得到提高,系统的性能得到提升。

关键词：对象存储控制器现场可编程逻辑阵列串行高级连接技术

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对象存储控制器的硬件设计与仿真

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计算机工程与科学 2006年第12期28卷 93-95,138页

作者：张葱仔冯丹覃灵军余红梅华中科技大学信息存储系统教育部重点实验室湖北武汉430074

对象存储控制器是对象存储系统的核心之一。结合对象存储的特性,本文设计了基于交换式架构的对象存储控制器,重点探讨了其时钟电路以保证控制器正常工作。硬件实现时综合考虑了高速电路的传输线效应和信号完整性问题,并探讨了通过仿真... 详细信息

对象存储控制器是对象存储系统的核心之一。结合对象存储的特性,本文设计了基于交换式架构的对象存储控制器,重点探讨了其时钟电路以保证控制器正常工作。硬件实现时综合考虑了高速电路的传输线效应和信号完整性问题,并探讨了通过仿真保证电路正确性的方法。

关键词：对象存储控制器阻抗匹配电源完整性信号完整性

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对象存储控制器的硬件设计与实现

对象存储控制器的硬件设计与实现

引用

作者：张葱仔华中科技大学

学位级别：硕士

随着存储需求的增加及存储应用日益复杂,以块为基础的存储接口已限制了存储系统的发展,以对象为基础的存储接口应运而生。对象级接口是块级接口和文件级接口的完美结合,具有安全性、跨平台操作性、高性能和智能化的特点,但是对象级接口智能化的管理和复杂存储协议的解析使对象存储控制器的负荷加重,为了提高对象存储系统的性能,对对象存储控制器的硬件设计进行了研究。采用XScale微架构处理器和交换式架构实现对象存储控制器。XScale微架构处理器是一种RISC(Reduced Instruction Set Computer)型微处理器,具有结构简单、处理速度快、处理功能强和低功耗等优点,非常符合对象存储控制器的要求。而交换式架构解决了I/O总线的瓶颈,实现并行I/O,同时交换式芯片集成多种接口以节省PCB(Printed Circuit Board)板的空间,简化设计。对象存储控制器的处理器模块、内存模块和Flash模块组成最小系统,是对象存储控制器的核心,而时钟模块、电源模块和电源监控模块的正确设计是实现最小系统正常工作的必备条件。随着集成电路的发展,芯片的体积越来越小,电路的布局布线密度越来越大,信号的工作频率也越来越高,硬件设计时需考虑高速电路的传输线效应和信号完整性。对象存储控制器属于高速电路的范畴,PCB实现时分别从叠层设计、布局、电源完整性、阻抗匹配和串扰等方面解决了信号完整性问题,并基于IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型进行信号完整性仿真。最后,采用示波器和逻辑分析仪完成对象存储控制器的电源调试并分析了对象存储控制器的JTAG(Joint Test Action Group)调试软件与开发环境。

关键词：对象存储控制器交换式架构信号完整性

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对象存储系统中数据管理策略研究

对象存储系统中数据管理策略研究

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作者：谢黎明华中科技大学

学位级别：硕士

目前,在超级计算领域,对高I/O吞吐率、高并行性和高扩展性的存储系统要求日益迫切,而传统的存储系统已经难以满足应用需求。实际的需求推动着存储系统不断向前发展,一种新兴的存储模式,对象存储系统应运而生。对象存储系统中文件系统是... 详细信息

目前,在超级计算领域,对高I/O吞吐率、高并行性和高扩展性的存储系统要求日益迫切,而传统的存储系统已经难以满足应用需求。实际的需求推动着存储系统不断向前发展,一种新兴的存储模式,对象存储系统应运而生。对象存储系统中文件系统是分布式文件系统。与传统分布式文件系统不同的是,对象存储将数据管理功能下移到智能化的对象存储设备上。对象存储设备负责管理磁盘空间,是对象存储系统中数据的载体,也是存储系统管理的核心。单个对象存储设备性能的提升直接影响对象存储系统的性能。可以从硬件和软件两个方面改善其性能。硬件方面主要针对网络存储的特征,设计I/O吞吐率高、低功耗和可扩展性好的嵌入式对象存储设备控制器,它采用Xscale微架构处理器和交换式架构实现。交换式架构支持任意接口到其他接口的并行事务,可以解决传统I/O总线瓶颈,实现并行I/O。软件方面主要是在对象设备端开发基于扩展哈希的对象文件系统XOBFS(eXtensible hashing Object-based Storage File System),实现对象存储系统存储资源管理。在XOBFS中,磁盘空间被划分成多个区域单元,区域中定长块分配策略与位图管理空闲块方式结合,使得系统在长期运行中不会产生外部碎片,性能不会退化;对象属性用扩展哈希管理,在哈希桶中采用相同对象属性相邻存放策略。属性管理的实现,为更好地组织与管理数据,以及改善数据共享做好准备。最后通过合成Trace对XOBFS进行仿真测试,测试结果表明XOBFS的I/O吞吐率比传统文件系统高,且不会随时间增长而老化。XOBFS为对象存储设备端提供了一种有效的数据管理方法。

关键词：对象存储系统对象存储设备对象存储控制器扩展哈希

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基于SOPC的光纤通道端口登录服务的设计与实现

基于SOPC的光纤通道端口登录服务的设计与实现

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作者：夏君扬华中科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术的进一步发展,以及网络的大规模应用,带来了数据的爆炸性增长,也给网络存储带来了巨大的发展机会。今天的存储系统己经形成了从简单的直连存储到复杂的网络存储,从单个存储设备到多个存储设备的多层次、复杂的存储体系。光... 详细信息

随着信息技术的进一步发展,以及网络的大规模应用,带来了数据的爆炸性增长,也给网络存储带来了巨大的发展机会。今天的存储系统己经形成了从简单的直连存储到复杂的网络存储,从单个存储设备到多个存储设备的多层次、复杂的存储体系。光纤通道FC(Fibre Channel)结合了网络与通道的技术优势,具有低延迟、高带宽和远距离传输的特性,是目前最为广泛应用的高速存储网络传输协议。对象存储系统是一种新的网络存储体系结构,它结合了存储区域网的高性能和网络附加存储的跨平台的优点。对象存储控制器是对象存储系统的关键部件之一。片上可编程系统SOPC(System-on-Programmable-Chip)技术具备软硬件系统在线可编程的功能,利用SOPC技术将光纤通道端口整合到对象存储控制器中,可有效缩短对象存储控制器的I/O路径。光纤通道端口在传输有效数据前,必须先成功登录到光纤通道网络中,取得动态地址,协商通信参数。登录服务分为三类:架构登录,端口登录与进程登录,是光纤通道协议的重要组成部分。原型系统中,硬件提供帧一级的收发接口,登录服务在uCLinux(内核版本: 2.6.20)环境下用软件实现。测试结果表明,光纤通道端口能够成功地登录到目的设备(qlogic公司QLA2310型号光纤通道适配器)。

关键词：光纤通道登录服务片上可编程系统对象存储控制器

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