海量网络存储系统原理与设计

海量网络存储系统原理与设计是一本网络存储系统原理分析设计书籍，由曹强，黄建忠，万继光和谢长生等人共同编著。本书从设计者的角度讨论高性能、高可用性和高安全性的海量网络存储系统及其部件的设计原则、评价方法、研究手段和实现方法，同时针对一些典型系统和技术给出相应的设计实例。作者从理论和实践两个方面，全面系统地对海量网络存储系统各个方面的问题进行深入分析和讨论，并结合自身的科研成果以实例的方式细致描述存储系统的研究手段、实现方式和整体思路，能够适用于从事相关工作的人员作为参考用书使用。

内容介绍

《海量网络存储系统原理与设计》整体分为三个部分：首先，从存储系统整体上高度分析了存储系统的层次性物理与逻辑结构、各种标准存储接口、存取路径及其常用的设计评价原则和方法；其次，从设备、单节点系统和大规模存储系统三个层次分别讨论基本原理和概念、当前的国内外状况、设计和评价方法，然后给出详细的设计实例；最后，针对海量存储系统中的实际功能需求讨论了若干关键问题，包括海量存储系统可靠性和可用性，存取安全和连续数据保护等，在每个专题中给出一些具体的设计优化和实现方案的例子。本书的作者从理论和实践两个方面，全面系统地对海量网络存储系统各个方面的问题进行深入分析和讨论，并结合自身的科研成果以实例的方式细致描述存储系统的研究手段、实现方式和整体思路。考虑到存储领域，特别是海量网络存储领域，国内外都缺乏能够理论结合实际的资料，相信本书能让广大读者加深理解网络存储系统的运行机制和特点，并能为存储系统研究、开发和产业发展提供一定帮助。
《海量网络存储系统原理与设计》共分为9章，其中第1，2，5，6，8，9章由曹强撰写，第4，7章由黄建忠撰写，第3章由万继光撰写，全书由谢长生统稿。博士生李红艳、刘洋和陈云亮对书中文字和内容进行录入、编排，吴晨涛、吴丹璐绘制了书中部分图表，在此一并表示感谢。在成书过程中得到了华中科技大学计算机学院和武汉光电国家实验室（筹）领导以及师生的热心支持，书中使用了大量的所在研究组的资料，在此谨以衷心的谢意。

章节目录

第1章 存储系统设计原理
1.1 应用需求
1.1.1 数据量增长
1.1.2 数据的价值
1.2 计算机存储系统
1.2.1 计算机存储系统概述
1.2.2 存储结构的发展
1.3 评价指标和功能需求
1.3.1 评价指标
1.3.2 功能需求
1.3.3 典型系统
1.4 存取路径和接口
1.4.1 存取接口
1.4.2 存取路径
1.5 存储空间组织和管理
1.5.1 存储空间的基本概念
1.5.2 存储空间和主机的关系
1.5.3 存储空间的合并
1.5.4 存储空间的可用性
1.5.5 存储系统的层次结构
1.5.6 存储虚拟化
1.6 设计方法
1.6.1 测试方法
1.6.2 系统仿真
1.6.3 优化方法
1.7 本章小结
参考文献
第2章 基本存储设备
2.1 磁盘
2.1.1 发展历史
2.1.2 原理和结构
2.1.3 数据布局和接口
2.1.4 存取特性
2.1.5 磁盘调度
2.2 固态盘
2.2.1 原理和结构
2.2.2 存取特性
2.2.3 软件系统
2.3 磁带
2.3.1 原理和结构
2.3.2 存取特性
2.3.3 磁带库系统优化技术
2.4 光盘
2.4.1 原理和结构
2.4.2 存取特性
2.5 其他存储机制和设备
2.5.1 体全息光盘
2.5.2 相变存储器
2.5.3 MEMS设备
2.6 本章小结
参考文献
第3章 磁盘阵列
3.1 基本原理
3.1.1 RAID级别
3.1.2 RAID实现方式
3.1.3 RAID快照技术
3.2 RAID系统设计
3.2.1 RAID控制器硬件设计
3.2.2 RAID核心控制软件
3.3 磁盘阵列系统性能评价
3.3.1 磁盘阵列硬件瓶颈分析
3.3.2 PCI传输瓶颈及优化
3.3.3 内存访问瓶颈及优化
3.3.4 CPU运算瓶颈及优化
3.3.5 硬件性能评估结论
3.4 磁盘阵列在线扩容技术
3.4.1 磁盘阵列扩容的一般实现过程
3.4.2 扩容过程中数据迁移的研究
3.4.3 基于控制理论的分组分区迁移策略
3.5 多协议磁盘阵列技术
3.5.1 外存储设备接口协议
3.5.2 存储整合
3.5.3 多协议磁盘阵列系统结构
3.6 磁盘阵列预警技术
3.6.1 当前应用需求现状
3.6.2 国内外相关技术研究现状
3.6.3 基于安全预警技术的RAID系统设计
3.7 当前阵列的研究热点
3.7.1 绿色存储简介
3.7.2 阵列级节能技术
3.8 本章小结
参考文献
第4章 对象存储系统研究
4.1 引言
4.1.1 对象存储技术产生的背景
4.1.2 常用网络存储系统
4.1.3 对象存储带来的变化
4.1.4 对象存储的研究内容
4.2 对象存储设备的指令集
4.2.1 SCSI命令集的扩展
4.2.2 OSDT10的属性页
4.2.3 属性列表
4.2.4 对象扩展属性页
4.3 对象存储文件系统
4.3.1 分布式文件系统
4.3.2 对象文件系统的设计思路
4.3.3 采用OSD的对象文件系统
4.4 存储服务质量
4.4.1 存储服务质量的研究意义
4.4.2 QoS系统结构
4.4.3 QoSS的实施要素
4.4.4 面向QoSS的属性管理模型AM-M
4.4.5 基于属性管理的流媒体QoS保证
4.5 一种基于属性控制的对象存储文件系统
4.5.1 对象热度扩展属性页
4.5.2 文件系统设计
4.5.3 基于属性管理的应用原型总体设计
4.5.4 应用原型客户端的设计
4.5.5 应用原型存储端的设计
4.5.6 性能评估与分析
4.6 本章小结
参考文献
第5章 大规模网络存储系统
5.1 概述
5.1.1 存储域
5.1.2 存储域的系统结构和功能需要
5.1.3 基于网络的文件系统
5.2 典型分布式文件系统
5.2.1 PVFS
5.2.2 Lustre文件系统
5.2.3 Panasas文件系统
5.2.4 GPFS
5.2.5 GoogleFS
5.2.6 Hadoop分布式文件系统
5.2.7 分布式文件系统评价
5.3 DNFS系统设计与实现
5.3.1 DNFS系统结构
5.3.2 DNFS实现方法
5.3.3 测试与分析
5.4 本章小结
参考文献
第6章 可靠性和可用性研究
6.1 可靠性概述
6.1.1 背景
6.1.2 可靠性和可用性
6.2 容错机制
6.2.1 容错机制的分类
6.2.2 容错机制的层次分析
6.3 可靠性研究
6.3.1 磁盘失效数据
6.3.2 磁盘阵列的可靠性结构和模型
6.3.3 集群存储系统的可靠性结构和模型
6.3.4 Monte Carlo法模拟系统运行
6.4 集群存储系统的容错机制
6.4.1 集群存储系统容错一
6.4.2 纠删码的选择
6.4.3 LDPC编码
6.4.4 系统实现
6.4.5 性能评估
6.5 本章小结
参考文献
第7章 存储安全性研究
7.1 引言
7.2 存储安全研究现状
7.2.1 现有原型系统
7.2.2 现有研究的分析
7.2.3 存储安全研究范畴
7.3 存储安全的一般性原理
7.3.1 怎样研究网络存储安全
7.3.2 存储安全的三大特征
7.3.3 安全存储数据通道
7.3.4 服务独立的存储安全服务模型
7.3.5 安全访问协议
7.4 典型存储安全案例研究
7.4.1 存储设备的安全性
7.4.2 常用存储系统的安全性
7.4.3 对象存储安全性研究
7.4.4 大规模存储系统及其安全性
7.5 本章小结
参考文献
第8章 连续数据保护
8.1 连续数据保护技术
8.1.1 数据恢复的技术指标
8.1.2 数据恢复级别
8.2 ST-CDP机制
8.2.1 当前CDP机制存在的问题
8.2.2 数据记录
8.2.3 数据恢复
8.3 量化分析模型
8.4 机制实现
8.4.1 系统架构
8.4.2 机制实现的相关问题
8.4.3 工作流程
8.4.4 设计方法改进
8.5 实验分析
8.5.1 测试环境设置
8.5.2 测试结果与分析
8.6 本章小结
参考文献
第9章 网络存储备份系统
9.1 复制和镜像技术
9.2 备份系统概述
9.3 备份系统基本结构
9.4 典型网络备份系统的设计
9.4.1 网络备份系统的结构与业务逻辑
9.4.2 网络备份系统的软件设计
9.4.3 网络备份系统性能测试
9.5 本章小结
参考文献
附录 存储安全的相关术语表

使用说明

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