五舟存儲基本知識PPT學習教案

1、會計學1 五舟存儲基本知識五舟存儲基本知識 數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展狀況數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展狀況 第1頁/共46頁 數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展現(xiàn)狀 在過去的十幾年來 計算機CPU處理速度提高了幾十倍； 硬盤容量和對存儲的需求提高了上百倍； 與此同時，硬盤的速度只提高了3 - 4倍； 電子化的數(shù)據(jù)的重要性越來越高，甚至會影響到 企業(yè)的生存； 數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展現(xiàn)狀 第2頁/共46頁 統(tǒng)的瓶頸 由于計算機其它部件的性 能增長遠快過硬盤的性能增 長，硬盤實際上已經(jīng)成為影 響計算機系統(tǒng)速度的主要原 因； 3.硬盤容量的增加導致數(shù)據(jù)丟 失的可能性增大 單個硬盤上存放的資料越 來越多，一旦硬盤出現(xiàn)物理 故障，數(shù)據(jù)的損失會比以前 更大；

2、以上這些問題，我們需要依 靠數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的發(fā)展來解 決。 第3頁/共46頁 量的擴充更加簡單方便； 3.iSCSI 技術(shù)的發(fā)展擴充了SAN （IP-SAN）的概念，為用戶 提供了廉價的SAN解決方案， 而隨著以太網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā) 展，iSCSI的成本和性能優(yōu)勢 必將更加明顯； 數(shù)據(jù)存儲發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ) 第4頁/共46頁 第5頁/共46頁 RAID技術(shù) 1、大容量、大容量 2、高安全、高安全 3、高性能、高性能 RAID技術(shù)可以同時解決數(shù)據(jù)存儲中的三個主要問題，但不同的客戶需求會有不同的側(cè)重點，因此從應(yīng)用的角度，我們認為存儲市場基本上可以劃分為這三大類； 第6頁/共46頁 第7頁/共46頁 第8頁/

3、共46頁 第9頁/共46頁 限制，所以RAID的速度比單個 硬盤要快得多； n對RAID的讀操作和寫操作的原 理類似，同樣是多塊硬盤同時 運轉(zhuǎn)； n這樣就會存在一個問題，在 RAID中每塊硬盤上的數(shù)據(jù)都是 不完整的(RAID 1除外)，任何 一塊硬盤上的數(shù)據(jù)丟失就會導 致整個RAID的數(shù)據(jù)無法使用； n因此在RAID中，如果因硬盤損 壞導致數(shù)據(jù)丟失，丟失的就是 RAID中的全部數(shù)據(jù)，而不是部 分，因此RAID對硬盤損壞的容 錯性是相當關(guān)鍵的功能，不同 的RAID等級有不同的容錯能力。 第10頁/共46頁 第11頁/共46頁 10 4 2 6 14 3 57 8 9 1011 13 15 12

4、SCSI卡 RAID控制器 RAID 0沒有校驗信息，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)將沒有校驗信息，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)將無法恢復無法恢復 RAID 0介 紹 RAID中所有數(shù)據(jù)丟失中所有數(shù)據(jù)丟失 RAID 0硬盤空間利用率為硬盤空間利用率為100%，利用率和速度都是最高的，利用率和速度都是最高的 第12頁/共46頁 大的影像圖形處理的暫存過程（電視臺非編系統(tǒng)等） 代理服務(wù)器的暫存硬盤 多媒體的應(yīng)用（VOD等） 主要在一些特定的環(huán)境，目前應(yīng)用較少 RAID 0RAID 0 可用于需要最高的讀寫速度，并且數(shù)據(jù)的重要性不高的環(huán)境，其速度和硬盤空間的利用率是所有RAID級別中最高的，是用于數(shù)據(jù)暫存

5、（處理過程中數(shù)據(jù)的臨時存儲）的最佳選擇。 RAID 0應(yīng)用環(huán)境 第13頁/共46頁 11 44 33 22 RAID控制器 RAID 1介紹 RAID為兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像，每一個硬盤的數(shù)據(jù)都是完整的，為兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像，每一個硬盤的數(shù)據(jù)都是完整的， 任何一塊出故障數(shù)據(jù)都不會丟失。任何一塊出故障數(shù)據(jù)都不會丟失。 數(shù)據(jù)不損失數(shù)據(jù)不損失 RAID 1只能由只能由2塊硬盤組成，硬盤空間利用率為塊硬盤組成，硬盤空間利用率為50%，讀的，讀的 性能較高，寫的性能較低性能較高，寫的性能較低 第14頁/共46頁 RAID 1RAID 1 數(shù)據(jù)完全地鏡象，用于需要高速訪問和完全冗余數(shù) 據(jù)，并且對容量要求不

6、是太大的環(huán)境。 應(yīng)用于中小型數(shù)據(jù)庫 文件服務(wù)器 雙機系統(tǒng) 服務(wù)器的操作系統(tǒng)盤應(yīng)用RAID 1較多 RAID 1應(yīng)用環(huán)境 第15頁/共46頁 10 3 2 p2 10 p1 45 6 p3 78 9 11 p4 RAID 5介紹 SCSI卡 RAID控制器 RAID 5中每個硬盤上除了數(shù)據(jù)以外，還有校驗信息，中每個硬盤上除了數(shù)據(jù)以外，還有校驗信息，RAID 5的校驗信息的校驗信息 平均分散到各個硬盤上面，其中平均分散到各個硬盤上面，其中任何一塊硬盤損壞時任何一塊硬盤損壞時，RAID 5可通過校驗可通過校驗 信息和其它硬盤上的信息計算出壞盤上的數(shù)據(jù)，信息和其它硬盤上的信息計算出壞盤上的數(shù)據(jù)，RAI

7、D中的中的數(shù)據(jù)不受損失。數(shù)據(jù)不受損失。 數(shù)據(jù)不損失數(shù)據(jù)不損失 RAID 5至少需要至少需要3塊硬盤，硬盤空間利用率為（塊硬盤，硬盤空間利用率為（N-1）/N 第16頁/共46頁 RAID 5RAID 5 在硬盤空間利用率、性能、容錯性之間取得了一 個比較好的平衡，各種環(huán)境下都可以使用 適合用于數(shù)據(jù)庫 適合于絕大部分使用環(huán)境 是目前最主要使用的RAID級別 RAID 5應(yīng)用環(huán)境 第17頁/共46頁 RAID 6介紹 RAID 6跟跟RAID 5的原理類似，但多了一份校驗數(shù)據(jù)，可以在的原理類似，但多了一份校驗數(shù)據(jù)，可以在兩塊硬盤兩塊硬盤 同時故障同時故障的情況下保證數(shù)據(jù)完整。的情況下保證數(shù)據(jù)完整。

8、 RAID 6需要至少需要至少4塊硬盤，硬盤空間利用率為（塊硬盤，硬盤空間利用率為（N-2）/N 10 2 po Q1 7 Qo p13 p2 Q2 45 6 p3Q3 數(shù)據(jù)不損失數(shù)據(jù)不損失 SCSI卡 RAID控制器 第18頁/共46頁 RAID 6RAID 6 RAID 6的容錯性能比RAID 5更高，在廉價、大容量的SATA硬盤應(yīng)用越來越多的情況下，RAID 6的支持越來越成為一種必要。 適合用于數(shù)據(jù)庫 適合于絕大部分使用環(huán)境 在SATA陣列中強烈建議使用RAID 6 RAID 6的性能比的性能比RAID 5要低，跟要低，跟CPU的類型有關(guān)，有時相差會比較的類型有關(guān)，有時相差會比較 大大

9、 Intel 80331 存儲專用存儲專用CPU內(nèi)置了內(nèi)置了RAID 6處理引擎，對處理引擎，對RAID 6的處的處 理性能非常高，接近于理性能非常高，接近于RAID 5的處理速度的處理速度 RAID 6應(yīng)用環(huán)境 第19頁/共46頁 常見常見RAID級別的容錯能力和空間利用率級別的容錯能力和空間利用率 注：注：RAID3、5、6的硬盤空間利用率隨硬盤數(shù)的增加而增加的硬盤空間利用率隨硬盤數(shù)的增加而增加 RAIDRAID 級別級別 描述描述速度速度容錯性能容錯性能使用率使用率 RAID 0 RAID 0（2D2D）磁盤分段讀寫性能最高無100% RAID 1RAID 1（2D2D）磁盤鏡像讀的性能

10、提高有（允許單個磁盤錯）50% RAID 3RAID 3（3D3D）磁盤分段加專用奇 偶校驗盤 磁盤并行輸入/出有（允許單個磁盤錯）66% RAID 5RAID 5（4D4D）磁盤分段加奇偶校 驗，校驗信息分布 在各磁盤 磁盤并行輸入/出比 RAID 0稍慢 有（允許單個磁盤錯）75% RAID 6 RAID 6（4D4D）磁盤分段加兩份奇 偶校驗，校驗信息 分布在各磁盤 磁盤并行輸入/出比 RAID 0、RAID 5慢 有（允許兩個磁盤錯）50% RAID 10RAID 10（4D4D）將每兩塊硬盤做成 RAID 1，再將兩組 RAID 1做成RAID 0 磁盤并行輸入/出有（允許多個磁盤錯

11、）50% 第20頁/共46頁 第21頁/共46頁 第22頁/共46頁 磁盤陣列柜的結(jié)構(gòu)及一般特點磁盤陣列柜的結(jié)構(gòu)及一般特點 有獨立的控制器管理硬盤 支持常用RAID（0、1、5等） 支持熱拔插硬盤和電源 提供標準的接口，支持多種主機連接 支持多種操作系統(tǒng)平臺 有完善的系統(tǒng)檢測與報警功能 熱拔 插硬 盤 冗余可熱 拔插電源 標準的SCSI接 口/FC接口 RS-232 管理口 控制器 冗余可熱 拔插風扇 第23頁/共46頁 控制器-盤陣的核心 組成: CPU，內(nèi)存，通道，控制程序 功能: 控制磁盤陣列運行 (1) 處理I/O操作 (2) 實現(xiàn)容錯(RAID的處理) (3) I/O數(shù)據(jù)緩沖 (4)

12、 管理、監(jiān)控 第24頁/共46頁 是硬盤與控制器之間的橋梁，兩端 分別連接到硬盤和控制器上； 硬盤的接入應(yīng)采用熱拔插形式，以便 在不停機的情況下，更換壞的硬盤； SCSI地址的設(shè)置應(yīng)與硬盤本身無關(guān)； 具有獲取硬盤運行狀態(tài)的能力； SCSI通道-連接磁盤的部件 第25頁/共46頁 盤陣的主機接口類型一般有三種： 1 1、SCSISCSI： 主機接口-與主機連接的接口 2 2、FC(FC(光纖通道光纖通道) )： 3 3、以太網(wǎng)口：、以太網(wǎng)口： 第26頁/共46頁 n 廣泛的主機接口類型，大部 分的中低端盤陣產(chǎn)品都采用 SCSI主機接口； 注：這里的320MB和160MB是按字節(jié)計算，而在網(wǎng)絡(luò)速度

13、的表示中一 般都用的是位(bit)，1字節(jié)=8位 SCSISCSI接口簡介接口簡介 第27頁/共46頁 ； n光纖通道的主要特性有：熱 插拔性、高速帶寬、遠程連 接、連接設(shè)備數(shù)量大等 ； n是構(gòu)成FC-SAN結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)， 目前高端的存儲系統(tǒng)大多采 用FC的設(shè)備； 注：小寫的b表示位(bit)，1字節(jié)=8位 FCFC接口簡介接口簡介 第28頁/共46頁 以太網(wǎng)接口簡介以太網(wǎng)接口簡介 以太網(wǎng)速的表示都是以bit/s為單位 第29頁/共46頁 第30頁/共46頁 第31頁/共46頁 直連存儲DAS (Direct-Attached Storage) 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN (Storage Area N

14、etwork) 網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)NAS (Network-Attached Storage) 以上三種存儲類型主要區(qū)別在于存儲設(shè)備與主機連接的方式(主機訪問存儲設(shè)備的方式)，存儲設(shè)備內(nèi)部都是以RAID技術(shù)為基礎(chǔ)。 第32頁/共46頁 DAS（Direct Attached Storage）DAS即直連方式存儲，在這種方式中，存儲設(shè)備是通過電纜（通常是SCSI接口電纜）直連到服務(wù)器的，I/O（輸入/輸入）請求直接發(fā)送到存儲設(shè)備； DAS依賴于服務(wù)器，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲操作系統(tǒng)，對于服務(wù)器來說，DAS就相當于一個本地硬盤，對其操作跟本地硬盤完全一樣； 第33頁/共46頁 問DAS設(shè)備。

15、 第34頁/共46頁 第35頁/共46頁 第36頁/共46頁 纖以太網(wǎng)所用的是兼容的； nFC-SAN是當今最為昂貴和復 雜的存儲架構(gòu)，需要在硬件、 軟件和人員培訓方面進行大 量投資，但其傳輸距離遠、 速度快、性能穩(wěn)定、 可連接 的設(shè)備多而且擴容方便，對 于要求高性能和高擴展性的 應(yīng)用環(huán)境，F(xiàn)C-SAN是首選； 第37頁/共46頁 稱為“第二交換網(wǎng)” 第38頁/共46頁 絡(luò)來構(gòu)建存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）， 對于以局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的 用戶來說，它只需要不多的 投資，就可以構(gòu)建一個SAN環(huán) 境，解決了傳統(tǒng)FC-SAN高成 本的問題； n但iSCSI的性能遠遠低于FC- SAN，因此不能用于對性能要 求太高的的環(huán)境，但遠程存 儲、遠程容災(zāi)、高擴展性等 方面的優(yōu)勢與FC-SAN是一樣 的，隨著10G以太網(wǎng)的發(fā)展， iSCSI應(yīng)該會有很好的發(fā)展前 景； 第39頁/共46頁 iSCSI網(wǎng)絡(luò)與FC-SAN的結(jié)構(gòu)基本一致，但可以用以太網(wǎng)的交換 設(shè)備來連接，設(shè)備的投資低很多，但傳輸速度也差很多。 第40頁/共46頁 照TCP/IP協(xié)議進行通信，以 文件的方式進行數(shù)據(jù)傳輸； n一個NAS系統(tǒng)包括處理器， 文件服務(wù)管理模塊和多個硬 盤驅(qū)動器(用于數(shù)據(jù)的存儲)； nNAS是網(wǎng)