存儲擴展流量控制緩存分配策略研究.pdf

1、SAN具有高性能、易擴展、高可靠等優(yōu)點，已成為主流網(wǎng)絡存儲技術(shù)之一，廣泛應用于各類數(shù)據(jù)中心，以滿足企業(yè)日益增長的信息對大容量、高性能存儲系統(tǒng)的需求。然而，數(shù)據(jù)丟失的風險隨著存儲容量的增加而增加，為了降低數(shù)據(jù)丟失風險、提高數(shù)據(jù)和應用系統(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)建基于存儲廣域網(wǎng)的遠程數(shù)據(jù)鏡像、備份和文件共享。目前，常用的三種存儲擴展技術(shù)是基于IP、基于同步光纖網(wǎng)和基于波分復用的存儲擴展，從協(xié)議層次上看，前者采

2、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GFPT (TransparentGeneral Framing Procedure)將FC協(xié)議映射到SONET中傳輸。與一般網(wǎng)絡應用相比，存儲擴展的特殊性主要有兩點，其一是數(shù)據(jù)傳輸量大，需要網(wǎng)絡具有高吞吐率；其二是可靠性要求高。流量控制是實現(xiàn)存儲擴展應用中平滑數(shù)據(jù)流量、提高網(wǎng)絡吞吐力和數(shù)據(jù)傳輸可靠性的重要技術(shù)手段。研究表明，存儲擴展應用

3、中的IP網(wǎng)絡具有高帶寬時延積特性，該環(huán)境下，傳統(tǒng)TCP協(xié)議受其窗口字段數(shù)據(jù)位長度的限制不能充分利用網(wǎng)絡帶寬，必須采用高速TCP協(xié)議。
　　 本研究運用理論分析和仿真相結(jié)合的方法，研究了高速TCP協(xié)議對高帶寬時延積網(wǎng)絡的適應性，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)絡對TCP協(xié)議的影響等內(nèi)容。研究結(jié)果表明：⑴路由器的緩存容量只要不低于網(wǎng)絡帶寬時延積的10[％]，擴展鏈路帶寬的利用率就能達到90[％]以上；⑵常見的四種高

4、速TCP協(xié)議中，公平性由高到低的次序是FAST TCP、HSTCP、BIC TCP、STCP。采用自動隊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；⑶雖然光突發(fā)交換網(wǎng)的偏置時間和封裝時間會對存儲擴展性能產(chǎn)生一定的影響，但光網(wǎng)絡的高穩(wěn)定性和低丟包率有利于性能的提高，因此，采用光網(wǎng)絡對IP存儲擴展性能影響不大。上述研究結(jié)果表明，基于高速TCP協(xié)議的IP存儲擴展可以在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡構(gòu)架下實施，研究結(jié)果也為選擇具體的TCP協(xié)議，實施基

5、于IP的存儲擴展提供了依據(jù)。不同于IP網(wǎng)絡，基于波分復用和基于SONET的存儲擴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，導致存儲擴展性能低、連路利用率不高。針對上述不足，提出了一種C23+模式的改進算法，新算法根據(jù)擴展鏈路的距離和帶寬分配Credit，并將FC 協(xié)議中的相對Credit 更新策略修改成絕對更新策略，對的更新周期也進行了調(diào)整，理論分析表明，修改后的流

6、量控制協(xié)議不僅能消除Credit 更新信息丟失的累積效應，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GFPT的SONET存儲擴展應用中，GFPT網(wǎng)關和附接的FC設備之間采用的是基于Credit的流量控制協(xié)議，而兩個GFPT網(wǎng)關之間使用的是簡單流量控制協(xié)議ASFC，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GFPT網(wǎng)關緩沖區(qū)的溢出；②流量控制原語的觸發(fā)條件沒有與目標GFPT網(wǎng)關設備的擁塞相