RAID0请求性能的模拟评估_磁盘阵列-论文网

1、RAID0请求性能的模拟评估_磁盘阵列-论文网论文摘要：对磁盘阵列技术性能的评估，若是直接通过对硬件的测试来评估的话，所耗费的时间、金钱和工作量是很大的，并且测试结果的准确性又不高，于是可配置的模拟测试系统在此发挥了作用。本文在多模块结构性能评估模型的基础上，实现了具体模块的性能模拟和分析，设计了一个RAID0的模拟测试软件，并将单磁盘作为对比，通过模拟单磁盘与磁盘阵列处理I/O请求的过程，配置相同的参数，即请求个数，旋转速度等，通过时间计算函数算出各自处理的时间，最终计算出数据传输率，由此看出性能的高低。论文关键词：磁盘阵列,多模块结构,模拟1.引言磁盘阵列将多个磁盘进行组合,通过I/O并行

2、性和数据冗余机制,提供高性能、高可靠度的数据存取服务,已成为构建大规模存储系统的基本组成部分。磁盘阵列研究的目标，就是最大限度地开发其所具有的潜力和优势，满足不同存储应用的要求，选择以模拟的方式来测试磁盘阵列的性能不失为一种高效，准确，方便及低投入的方法。好的评估模型可以帮助研究开发人员，充分了解所用网络存储技术的特性与存储应用上的不足，以便找到更好的优化策略配置存储系统，或者找到有效的优化方法来优化存储系统。多模块结构性能评估模型的方法研究，适用于不同的磁盘阵列的性能评估，选择合适的模块组合，并按每个模块选择合适的功能参数与策略，这样既有利于比较不同类型磁盘阵列的性能，也有利于比较同类磁盘阵

3、列的不同优化策略的性能，从而有利于设计和配置更适合给定存储应用类型的磁盘阵列。本文给出一个基于多模块结构模型的RAID0的设计和实现。首先，给出多模块结果模型的模块划分、功能分配和应用方法；然后，以多模块结构为理论基础，将RAID0所涉及的模块采用MFC编程实现；最后，将RAID0的测试结果与单磁盘对比分析。2.多模块结构的评估模型经过许多存储技术的分析，我们可以给出一个通用的、可配置、多模块结构模型，从存储结构的角度我们引出以下几个基本模块：（1）主机模块H，往往处在存储I/O路径的开始或者中间位置，具有三个角色：客户、服务器和文件管理器。客户产生存储应用请求，服务器负责收集应用请求，而文件

4、管理器负责分流应用请求或产生内部数据请求，以便反映不同存储系统状态（正常、降级、重建与扩展）改变的影响。（2）阵列控制器模块C，集中了阵列技术的控制功能，涉及数据布局的冗余信息处理操作、逻辑磁盘请求的分解与合并。（3）带宽模块B，是请求数据传输的共享部分，多个请求数据的传输受它的带宽限制。一般有三种带宽模块：总线Bb、互联网Bn和光纤通道Bf。实际上总线还有PCI、SCSI和其他总线之分。各种带宽模块的传输开销是不一样的。（4）控制模块C，有三种功能配置：部分C模块的功能、支持网络或通道的传输功能和支持面向对象存储功能。（5）磁盘模块D，是阵列存储应用I/O路径的终点。给阵列分解的磁盘请求定位

5、到适当位置然后完成I/O操作。这样得到每个子请求的服务时间和完成时间。（6）转换模块T，是两个带宽模块的传输格式转换接口。有六种不同的转换模块：总线与总线T(b,b)、总线与互联网T(b,n)、总线与光纤通道T(b,f)、互联网与互联网T(n,n)、互联网与光纤通道T(n,f)以及光纤通道与光纤通道T(f,f)。（7）无关模块X，综合了其他信息流对带宽模块的影响，不是存储应用的有用成分，例如，对总线模块而言，X模块代表总线其他设备成分对总线带宽的占用，而对于互联网络模块，X模块代表来自网上其他网络信息流对网络带宽的占用。（8）/：用来表示模块的合并作用。例如，H/C表示网络磁盘阵列中的客户主机

6、兼有阵列控制器的部分功能，而H/C表示存储服务器具有软磁盘阵列的控制器功能。基于某种存储技术存储结构可以用这些模块的组合得到一个评估模型，如图1所示。图1几个存储系统的模块结构3.设计分析该设计模拟实现了RAID0和单磁盘。同时，也只实现了主机模块H、磁盘模块D以及控制模块C的RAID0和单磁盘部分。对于带宽模块B、控制模块C、转换模块T、无关模块X的影响，这里未作考虑。41总体思路首先，会根据用户输入的请求个数和请求类型，随机生成一组请求，这组请求的逻辑地址和请求大小都是随机产生。然后，根据用户输入的磁盘个数、阵列级别以及条状块大小，是把请求分配到磁盘上，即地址映射，对于单磁盘与磁盘阵列地址

7、映射是不同的（这在下面有详细说明）。接下来，就是请求在磁盘上的调度，在此次设计中我选择的是扫描算法SCAN。最后，就是根据用户选择的磁盘转速，由时间计算函数计算出单磁盘与磁盘阵列处理这组请求分别所用的总时间，从而比较单磁盘与磁盘阵列的效率，到达模拟仿真的目标。该设计的核心部分就是单磁盘与多磁盘的效率比较，而其比较的实现主要在于阵列的地址映射和单个磁盘的地址映射的不同。单磁盘地址映射：由逻辑地址直接转化为物理地址，即随机产生的逻辑地址除以扇区大小，得到起始扇区号，进而又算出磁道号以及要读的扇区个数。磁盘阵列的地址映射：同单磁盘一样，也是先随机产生逻辑地址，然后算出起始扇区号，磁道号及要读的扇区个数。但其与单磁盘的区别在于对每一个请求，有几个磁盘同时工作，会把该请求分配到不同的磁