数字化信息的爆炸性增长推动了以光、磁介质为载体的数据存储与处理技术的研究与应用,海量数据的可靠存储与有效利用成为问题的关键。随着计算机网络的快速发展及推广应用,数据的存储模式越来越呈现出非中心化的趋势。传统的以服务器为核心的中心存储模式,数据的存储与访问高度集中,极易产生严重的I/O性能瓶颈,影响数据的有效利用,而且在系统存储容量的扩展、数据管理及防灾能力等方面均存在严重隐患。研究高性能的新型存储子系统网络应用方案十分必要。首先,论文突破传统的C/S(客户/服务器)模式,根据数据存储从单机转向网络、从集中转向分散的趋势,设计了模块式附网存储(NAS)设备作为企业内部网络的数据存储节点。模块化的体系结构使存储设备在网络中分布灵活,即插即用,具有良好的可扩展性;基于Linux平台优化的软件系统效率高、可升级、支持多种操作平台,提高了设备在网络中的适应性;远程管理方式也使设备的管理更加方便。其次,针对NAS设备固有的访问安全方面的弱点,论文研究了NAS设备的防护策略。通过分析NAS设备用户的文件访问行为,对文件请求进程中序列化信息的特点进行了研究,重点针对进程的调度及系统调用的实现进行深入研究,总结出文件请求时间的经验公式。在此基础上,引入生物免疫机制,提出由用户认证、文件权限和用户阶梯组成的多层免疫模型,从时间延迟方面分析了免疫模型的性能。实现了对用户访问行为的异常检测及自动免疫,在保证数据可用性的同时,提高了数据的安全性。在上述研究的基础上,实现了具备免疫功能的NAS文件服务器,并对设备的I/O性能进行了综合评测。结果表明,在多客户并发访问时,设备具有很高的数据吞吐性能;免疫策略的实施对文件读写性能的影响低于2%。这种基于生物免疫机制的NAS设备的研究,为超大容量数据存储子系统的网络化应用提供了一种新的方案,使非中心化数据存储节点具有高性能、高可用性、可扩展、易管理等特点。