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随着存储系统规模的不断增大,存储系统的访问性能、能量消耗及数据可靠性等问题变得越来越显著突出。为了针对上述问题提出有效的解决方案,研究者需要搭建不同结构的磁盘阵列进行研究。基于模拟方法的磁盘阵列研究具有成本低、搭建和更改灵活方便、研究周期短、并可以模拟真实环境难以搭建的磁盘阵列结构等优点被研究者广泛采用。本文着重研究磁盘阵列的模拟方法,并基于目前使用广泛的磁盘阵列模拟器提出磁盘阵列能耗的模拟方法、高容错磁盘阵列的模拟方法及高可靠性磁盘阵列的模拟方法。磁盘阵列的能量消耗一直是存储领域研究的热点,在保证不会降低磁盘阵列性能的前提下,研究者已经提出了多种磁盘能耗控制算法,力图通过降低磁盘转速,来达到有效降低磁盘阵列能耗的目的。本文基于磁盘阵列子系统的工作原理,提出一种能够模拟多种能耗控制算法的磁盘阵列模拟器,为磁盘阵列的能耗研究提供了试验平台。同时在此模拟器的基础上研究了I/O访问的长相关性对磁盘阵列性能及能耗的影响。研究表明,1)I/O访问的长相关性对磁盘阵列的性能影响不大,I/O访问的短相关性对磁盘阵列的性能影响很大。2)I/O访问的长相关性对磁盘阵列能耗的影响不大。磁盘阵列的数据可靠性同样也是存储领域研究的热点,近些年各种高容错纠删码以及其他高可靠性方案被相继提出。本文在可靠性方面进行了两种不同的研究,1)基于二进制矩阵编码技术提出一种高容错磁盘阵列的模拟方法,该模拟方法应用二进制矩阵编码技术作为输入参数,能够模拟各种基于异或操作的高容错磁盘阵列,为高容错磁盘阵列的研究提供了研究平台。同时本文还发现高容错磁盘阵列的写请求过程中,校验单元的更新会产生多余的I/O单元读取请求。针对这一问题,本文提出了两种解决途径,从研究结果可以看出基于整条带校验的更新机制能够在保证校验单元被正确更新的同时,有效提高了磁盘阵列的响应性能。2)提出一种高可靠性磁盘阵列的模拟方法,该模拟方法能够模拟磁盘数据扫描及内部磁盘冗余校验两种机制,为高可靠性的磁盘阵列研究提供了实验平台。同时还分析了不同高可靠性机制对磁盘阵列的纠错能力、响应性能及能耗的影响。从研究结果可以看出,交叉内部磁盘冗余校验机制为几种高可靠性机制中最好的,其次为机会扫描。