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随着科学技术的迅猛发展,全球每年新产生的数据正以指数规模增长。惊人的数据信息增长趋势导致以网络为中心的存储结构和存储技术得到快速发展。而以网络为中心的存储技术快速发展进一步导致了面向广域网的存储系统的产生。相对于以往的存储系统,面向广域网的存储系统包含了大量异构的、分布广泛的存储资源。由于传统的存储资源管理方式是集中式的管理方式,其管理策略并不适用于管理广域网环境下的存储资源。这对面向广域网的存储资源管理技术提出了新的要求和挑战。
为了有效地管理广域网下的存储资源,从三个方面进行研究:
(1)面向广域网的存储资源管理架构。一方面,广域网中分布着各种异构的存储资源,这些存储资源都有各自的管理接口,依赖特定的管理协议,从而导致高昂的管理开销,需要研究统一管理的存储管理架构。另一方面,当存储系统包含的存储资源数目多、分布广时,传统的集中式管理方式很难有效地对整个广域网下的存储资源信息进行收集和维护,需要设计适合广域网的存储资源管理架构。基于存储网络工业联盟(Storage Networking Industry Association,SNIA)制定的存储管理规范(Storage Management Initiative Specification,SMI-S)的管理架构,引入对等网络的思想,将原规范针对局域网的资源管理扩展到广域网范畴,提出一种基于SMI-S和结构化对等网络的广域网存储资源管理架构,实现对存储资源的统一和可扩展管理。试验表明,相对传统的基于层次的管理架构,随着所管理的存储资源数目的增加,所设计的管理架构反映出更好的可扩展性。
(2)在广域范围有效率的发现所需存储资源。存储资源管理中的一个重要部分是存储资源的发现。而管理者提出的存储资源请求往往是复杂的和模糊的,同时又因为资源是分布在广域网中,这些都给广域网下的存储资源发现带来很大的挑战。如何在广域网范围内有效率地发现满足条件的存储资源需要解决。针对该问题,提出并实现了两种面向结构化对等网络的资源发现方法。一种基于学习的资源发现方法和一种基于闲谈的资源发现方法,分别用于有效率地进行存储资源的范围查询和多属性查询。试验证明,基于学习的资源发现方法能有效地处理存储资源范围查询,特别在查询范围较宽、被查询的资源在节点中的分布符合Zipf分布和被要求的存储资源数目很小的情况下。试验还证明,基于闲谈的资源发现技术能通过闲谈算法动态适应网络的变化,以保证高效率的多属性存储资源发现。
(3)存储资源信息的有效管理。当广域网中存在大量的存储资源时,如何表示、和有效率地存储、检索和更新这些存储资源的信息是实现面向广域网的存储资源管理系统的关键。针对该问题,XML 用于表示这些异构的存储资源信息,原生XML数据库用于管理以XML 形式表示的存储资源信息。另外,为了进一步提高存储资源信息的管理效率,特别是查询效率,针对当前原生XML数据库缺乏有效的自适应路径索引,根据一种面向XML数据的自适应路径索引APEX和原生XML数据库自身特点,提出一种面向原生XML数据库的自适应路径索引。试验表明,基于原生XML数据库的存储资源管理策略和对原生XML数据库的改进能有效地提高存储资源信息的管理效率。上述存储资源管理方法和技术已用于构建一个面向广域网的文件服务系统U-Stor。