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地震数据处理属于数据密集型应用，随着采集技术的进步和勘探精度要求的不断提高，采集的地震数据量越来越大。集群系统的计算能力不断得到提升，但集中式存储系统的吞吐率受到I/O节点吞吐和网络传输速率的限制，I/O系统无法提供与计算能力匹配的I/O能力，集群系统中的I/O系统已经成为地震数据处理发展的瓶颈。对海量数据进行有效的组织和管理，提高I/O存取效率及可扩展性，成为一个迫切需要解决的问题。本文旨在研究如何设计并实现一个高效的地震数据I/O存取优化系统。其具体研究内容为在上层应用和底层存储中间设计实现一个I/O存取优化层，把集中式存储和分布式存储有效地组织起来，对上层应用提供一个高效的、可扩展的并行I/O支持。本文首先分析了集群系统I/O优化的研究现状，总结了地震数据处理中所面临的I/O问题，明确了本课题所要解决的问题，确定了研究目标，并阐述了相关理论；其次，对I/O存取优化系统的设计和实现进行了详细的描述和分析，并分别对本系统的各个主要模块的功能和实现进行了详尽的说明；另外，详细介绍了并行I/O的研究、设计与实现，并阐述了相关的关键技术；最后，结合实验结果数据对I/O存取优化系统的效果进行了分析，并得出结论。