现代科技的进步,互联网的飞速发展,导致网络上的信息资源呈爆炸性增长。1998年图灵奖获得者Jim Gray提出了著名的存储界“摩尔定律”:每18个月全球新增信息量等于有史以来全部信息量的总和。随社会发展,大量的信息需要进行数字编码并进行存取,对信息存储系统的容量和速度提出了越来越高的要求。在一个拥有多个阵列控制卡,每个阵列控制卡上多个磁盘的海量存储系统中,为了满足用户对容量和响应时间的要求,阵列虚拟引擎必须能够将所有的物理存储整合而向上对主机系统提供一个海量逻辑磁盘并能够快速响应主机I/O请求。在不同应用环境下的存储服务器,其I/O请求表现出两种不同的特征:I/O请求数据量大且地址连续和I/O请求数据量小且地址不一定连续。基于此,本文提出了两种不同的二维磁盘矩阵结构以实现容量聚合:①针对数据量大且地址连续的I/O请求类型,设计了单个I/O队列磁盘矩阵;②针对数据量小且地址不连续的I/O请求类型,设计了多个I/O服务队列磁盘矩阵。并分析了两种磁盘矩阵的数据分块和组织策略、逻辑空间管理、地址映射算法。在此基础上,提出了二维磁盘矩阵的全并发访问策略和并行cache管理方法,实现了多主机的快速I/O访问。最后,用排队理论建立了评价二维磁盘矩阵性能的I/O服务模型。理论分析与测试结果表明,二维磁盘矩阵结构不仅可以部署海量的逻辑卷呈现给主机,而且显著提高了多主机I/O并发访问速度。