随着互联网技术的不断发展与成熟，云计算技术已经成为新一轮IT信息技术革命浪潮中研究的热点。云计算已经不仅仅走进了我们的生活，而且还开始扮演着重要的角色。在过去的几年中，由于互联网中的信息量爆炸式地增长，作为云计算概念的延伸和发展——云存储技术已开始受到越来越多的企业和高校的关注。人们迫切地想利用这门新兴技术来更好地存储和管理不断增长的数据。如今，云存储相关的技术发展迅速，国内外产品层出不穷。云存储技术具有良好的研究前景和研究价值。块级别云存储是云存储系统中的一个重要分支，由于它可以提供给用户原始的块存储设备，因此块级别云存储系统在许多领域都有较广泛的应用。本文在分析、研究和比较国内外主流的块级别云存储系统的优缺点后，在Orthrus系统原型之上，对其存在的缺乏细化统一管理异构存储设备、负载均衡局部最优以及断点重传等问题上提出了改进策略，设计并实现了基于负载均衡的多卷服务器块级别分级云存储系统Orthrus Plus。首先，介绍了云存储技术目前的发展状况，讨论了Orthrus Plus系统实现过程中所涉及到的相关技术。其次，设计并实现了Orthrus Plus系统的多卷服务器架构及其存储工作流。系统使用CLVM让卷服务器集群共同管理后端存储池，使用Xen和KVM虚拟化技术来管理用户虚拟机，利用iSCSI技术为用户虚拟机提供块级别存储的连接访问服务，通过web service技术来实现各节点中模块接口的相互调用。同时，利用现有的异构存储环境，提出了一种基于卷生命周期的分级存储管理机制，充分利用不同存储设备的优势和特点，进一步提高系统访问效率。实验证明，实行分级存储管理的Orthrus Plus系统较Orthrus系统有更高的读写性能，在I/O吞吐率上提高了36%左右。然后，在对卷服务器性能和负载进行建模的基础上，实现了基于遗传算法的负载均衡策略。该负载均衡策略采用了交叉率自适应模型，尽可能地提高了其搜索全局最优解的准确性。同时，设计了一种面向iSCSI的断点续传功能，在重新选择卷服务器进行iSCSI重连时，正在上传数据的用户无需将数据重新上传，系统自动会从断点处继续上传。实验证明，Orthrus Plus系统中使用的负载均衡策略在较大数据量时，较Orthrus更可靠更高效。最后，对本文在块级别云存储系统中所做的主要工作和贡献进行了总结，并对Orthrus Plus系统未来工作的方向提出了几点展望。