基于LVM2和NBD的远程复制系统设计与性能优化

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远程镜像又叫远程复制,是容灾备份的核心技术,同时也是保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。它通过网络将物理位置上分离的存储设备相连接,在远程维护数据镜像,一旦灾难发生时,分布在异地存储器上的数据备份并不会受到波及。远程镜像按主机端请求的执行是否需要远程镜像站点的确认信息,又可分为同步远程镜像和异步远程镜像。   本文讨论了基于Linux逻辑卷管理器LVM2(Logical Volume Manager2)和网络块设备(Network Block Device)的高性能、高安全性远程复制系统设计与实现中的一些问题。   我们将远程复制机制嵌入到Linux系统的LVM2组件device mapper目标设备dm-remotecopy模块中,利用LVM2便捷的磁盘空间管理性能,屏蔽了因物理存储设备的差异而导致的系统设计的复杂性和实现的难度。该远程复制系统基本工作原理是:生产中心在dm-remotecopy模块中截获用户的写操作请求,通过IO逻辑重映射将请求发送到本地设备的I/O操作队列,即本地设备写操作完成;同时将写操作数据副本和I/O请求按照本地设备(即生产中心)的写操作顺序记录到远程复制I/O请求队列中。NBD从远程复制请求队列中提取写操作请求,同样按照本地数据的写操作顺序,通过NBD协议将写请求及相应的数据副本发送到容灾中心,完成生产中心向容灾中心数据的更新。   在异步传输的基础上,我们设计了自适应网络传输机制,可根据网络传输的情况,动态的调节每次发送的请求量,从而达到网络条件动态变化情况下的高效传输。为了在较低网络带宽条件下获得较好性能,我们设计实现了数据压缩功能,在同等带宽条件下可传输更多用户数据。同时为了加强网络传输的安全,我们引入了分组密码加密机制,使数据在广域网环境里传输更加安全可靠。   我们在高速局域刚和模拟广域网环境中对远程复制系统进行了较为全面的压力测试。实验结果表明,系统运行稳定,效能良好。
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