高性能磁記錄設(shè)備的設(shè)計與研究.pdf

1、近年來以計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)獲得了空前的發(fā)展,對信息的存儲技術(shù)提出了更高的要求,其主要表現(xiàn)在:海量數(shù)據(jù)的存儲容量;存儲系統(tǒng)的可靠性;對不同數(shù)據(jù)存儲類型的適應(yīng)性;數(shù)據(jù)訪問的高帶寬和高保密;以及提供有效的數(shù)據(jù)存儲解決方案.雖然磁盤的制造工藝和磁頭技術(shù)的改進(jìn),磁盤性能已經(jīng)有了很大的提高,但是磁盤作為機(jī)電部件,本身受到機(jī)械執(zhí)行的慣性的制約,其I/O性能始終成為提升的瓶頸.為了解決這一問題,出現(xiàn)了采用冗余技術(shù)構(gòu)造的RAID(Redunda

2、nt Arrayof Independent Disks獨立磁盤冗余陣列)陣列.該文深入研究了RAID設(shè)計中的多種關(guān)鍵技術(shù),對Cache的管理,數(shù)據(jù)分布,數(shù)據(jù)存儲的均衡,磁盤性能監(jiān)控,磁盤性能的優(yōu)化等方面.討論了各種關(guān)鍵技術(shù)對RAID的不同應(yīng)用中的重要性,在進(jìn)行RAID系統(tǒng)設(shè)計中,須在不同的應(yīng)用環(huán)境中均衡各種RAID關(guān)鍵技術(shù),從而獲得最佳的性能.該文設(shè)計了一種獨立與PC系統(tǒng)的高性能的磁盤陣列的系統(tǒng)解決方案.采用SOPC(System-o

3、n-a-Programmable Chip)的結(jié)構(gòu),以FPGA(FieldProgrammable Gate Array可編程邏輯陣列)為核心,在其中建立NIOS的32位RISC指令集的MCU,FLASH接口,SDRAM接口,中斷控制器,DMA控制器等模塊.在系統(tǒng)硬件設(shè)計中,針對數(shù)據(jù)在RAID中的存儲控制流程,建立了讀寫分離的數(shù)據(jù)流水線,減少存儲系統(tǒng)的資源開銷.應(yīng)用了uCOS實時操作系統(tǒng),針對RAID應(yīng)用的不同使用環(huán)境,設(shè)計了不同的軟件

4、控制模式,很大的提高RAID系統(tǒng)的性能和數(shù)據(jù)的可靠性.該方案可以應(yīng)用兼容PC的系統(tǒng)方案,這樣的系統(tǒng)可以在民用和商用環(huán)境中應(yīng)用;也可以應(yīng)用自定義系統(tǒng),采用自定義文件系統(tǒng),加密/解密方案和文件分割方式,可大大提高數(shù)據(jù)的可靠性和保密性,這樣的系統(tǒng)可以在金融和軍用系統(tǒng)環(huán)境中應(yīng)用.大規(guī)模的信息存儲技術(shù)方興未艾,隨著中國個行業(yè)信息話的發(fā)展對磁盤陣列的要求會越來越大,特別是高科技產(chǎn)業(yè),金融機(jī)構(gòu)和國家安全部門需要高可靠性和高安全性的磁盤存儲系統(tǒng).因此對