磁带作为一种可靠性较高的存储介质,在地质勘探领域有着广泛的应用。随着数据采集、传输和分析处理能力的发展,对磁带读取和搜索性能的要求也越来越高。磁带是顺序存取设备,在随机存取方面性能较低。提高磁带的随机存取性能已成为提高磁带库存储系统性能的关键。本文介绍了一种采用磁盘作为磁带库缓存的只读磁盘-磁带库存储系统,并对该系统进行了深入的研究,探索提高随机存取性能的途径和方法。论文主要内容包括:针对地质勘探中的接口和数据存储特点,构建了基于虚拟磁带库的存储系统。该存储系统的关键软硬件包括:SCSI目标端、磁盘-磁带缓存替换算法和磁带的随机I/O调度算法。在对SCSI传输进行了理论分析的基础上,在只读磁盘-磁带库存储系统上实现了SCSI目标端,并对其进行了理论建模和实际传输的测试实验。根据理论计算和实测结果,确定了SCSI目标端的参数,并为SCSI发起端的参数选择提供了理论依据。建立了该存储系统的缓存工作模型,对模型进行了深入的研究和比较,深入分析了影响缓存性能的几个关键因素。在充分考虑缓存工作机理的基础上,提出了适合于该系统的缓存替换算法。针对该缓存替换算法需要调节参数的特点,在实际设备上进行了测试实验,并根据测试结果确定了该缓存替换算法的最优参数。考虑到磁带随机I/O性能差的特点,提出了采用随机I/O调度算法来提高磁带性能的方案。在比较了几种常用的随机调度算法后,针对数据存储系统的特点,提出了合适的随机调度算法。该算法不仅对调度队列进行了排序,而且也对调度的合并过程进行了针对性的改进。在实际的磁带库系统上对该算法进行了验证和比较。最后实现了只读磁盘-磁带库存储系统,并对该系统的功能、兼容性、持续传输性能和随机存储性能等进行了实际的测试。