浪潮雙控制器存儲服務器緩存模塊設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著云計算以及大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)公司更加追求海量數(shù)據(jù)存儲的高性能和高可用性。在服務器存儲領(lǐng)域，為了提供高可用性，避免控制器的單點故障而造成服務的中斷，使用雙控制器存儲服務器部署數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)已經(jīng)成為一種趨勢。
　　目前CPU的處理速度和磁盤外設的IO處理速度之間的差距越來越大，磁盤的IO速度成為制約存儲服務器性能的瓶頸。為了彌補兩者之間的巨大差異，在控制器中使用磁盤緩存，減少對磁盤的讀寫次數(shù)，從而可以提高存儲服務器的讀寫性能;

2、在雙控制器中，維護緩存數(shù)據(jù)在兩控制器之間的同步，可以避免因為單一控制器宕機而造成的數(shù)據(jù)丟失和服務中斷;同時配合心跳模塊實時監(jiān)測另一控制器的狀態(tài)，在一控制器故障時接管服務，保證服務的不中斷。
　　本文基于iSCSI控制軟件iSCSI Enterprise Target(IET)開源軟件實現(xiàn)雙控制器存儲服務器，在IET的基礎上設計并實現(xiàn)了獨立的緩存模塊，該模塊分為單機緩存模塊和緩存同步模塊，單機緩存模塊負責實現(xiàn)緩存的讀寫、寫回等功能，

3、緩存同步模塊完成雙控制器之間的臟數(shù)據(jù)的緩存同步，保證兩控制器中緩存空間中的臟數(shù)據(jù)完全一致，保證單一控制器故障時數(shù)據(jù)不會丟失。緩存模塊管理一塊獨立于Linux內(nèi)存管理系統(tǒng)的物理內(nèi)存，使用基樹進行快速查找，采用雙鏈表實現(xiàn)最近最少使用(LRU)的替換策略，采用萬兆網(wǎng)卡直連的方式為緩存同步提供高速通道。
　　本文在Linux內(nèi)核層設計并實現(xiàn)了獨立緩存模塊的各項功能，并采用多線程的方式提高性能。緩存模塊的實現(xiàn)針對iSCSI協(xié)議進行了針對性地