EMC Clariion 存儲基本知識

1、-秉虛為實、化繁為簡、暢游云端江蘇省計算機技術(shù)服務(wù)有限公司EMC VNX SERIES TECHNICAL REVIEWNext-Generation Unified StorageNext-Generation Unified StorageOptimized for todays virtualized ITAffordable. Simple. Efficient. Powerful.UnisphereVNXe3100VNXe3300VNX7500VNX5700VNX5100VNX5500VNX5300VNX VG2 VNX VG8VNX Unified Storage Componen

2、ts VNX Unified Storage Components Architecture and packaging Block components: storage or data processor enclosure* VNX Operating Environment for Block Dual active storage processors Automatic failover Flexible IO connectivity options Standby power supplies (battery backup) File components: X-Blade

3、enclosure VNX Operating Environment for File From 2 to 8 blades supported with configurable failover options Flexible IO connectivity options Control stations (1 or 2) Disk array enclosures Upgradeable to add Fibre Channel ports and/or native 1 or 10 Gigabit Ethernet iSCSIStart with FC or iSCSI or N

4、ASAdd other protocols seamlessly, as needed* DPE contains disks; SPE does not contain disksFlexible IO options:4-port 8Gb FC 2 port optical10GbE 2 port copper 10GbE 4 port Copper 1GbE 2 Port 10Gb FCoESANDPE (Disk Processor Enclosure)3UStandby Power Supply Control StationData Mover Enclosure (X-Blade

5、 enclosure)25x 2.5”Disk Array Enclosure25x 2.5” Disk Array Enclosure15x 3.5” & 2.5” Disk Array EnclosureDisk Array EnclosureDisk Processor Enclosure/Storage Processor EnclosureH A R D W A R EFlexible Storage TiersFlexible Storage TiersSAS back-end connect for performance and reliability Up to 24

6、Gb (4x6 Gb) per SAS bus Point-to-point, robust interconnectFlash (SSD) options Highest performing drives 3.5” 100 GB, 200 GB 3,500 IOs per second 2.5” 100 GB, 200 GB 3,500 IOs per secondOptimize TCO with tiered service levelsAUTOMATIC DATA OPTIMIZATIONNear-line SAS(7.2K rpm)SAS(10K /15K rpm)FlashSAS

7、 (HDD) options 3.5” drives (195 drives/ rack with 3U DAE, 555 drives / rack with 4U DAE) 300 GB, 600 GB and 900 GB 10K and 15K RPM 140 (10K) to 180 (15K) IOs per second 2.5” Drives (500 drives/ rack) 300 GB, 600GB and 900GB 10K RPM 140 IOs per secondNear-line SAS (HDD) options 3.5” drives (195 drive

8、s/ rack) 1TB, 2TB and3 TB 7.2K RPM 90 IOs per secondH A R D W A R EAnatomy of an Enterprise FLASH DriveAnatomy of an Enterprise FLASH DriveDesigned for reliability, data integrity and performanceSLC NANDFLASHDRAMEnd to End CRCControllerSAS or SATA portsH A R D W A R E EMC Flash = Enterprise Grade Fl

9、ash Single Level Cell Technology Over 100K write Cycles Cell overprovisioning, for recovery of worn cells Cell level sparing Load wearing, balances cell updates Writes are spread across all available cells MTBF 2Million hours (HDD1.5M Hr) SSD DRAM implements write amplificationAnatomy of an Enterpri

10、se FLASH DriveAnatomy of an Enterprise FLASH DriveRAIDRAID獨立磁盤冗余陣列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的數(shù)據(jù)存儲在多個硬盤的不同的地方（因此，冗余地）的方法。原理是利用數(shù)組方式來作磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列是由很多價格較便宜的磁盤，組合成一個容量巨大的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生加成效果提升整個磁盤系統(tǒng)效能。RAID級別分為RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID-10，RAID-

11、50，RAID-60。簡單來說，RAID把多個硬盤組合成為一個邏輯扇區(qū)，因此，操作系統(tǒng)只會把它當(dāng)作一個硬盤。RAIDRAID樣樣式及緩存式及緩存RAID樣式樣式在應(yīng)用中，有部分常用的數(shù)據(jù)是需要經(jīng)常讀取的，磁盤陣列根據(jù)內(nèi)部的算法，查找出這些經(jīng)常讀取的數(shù)據(jù)，存儲在緩存中，加快主機讀取這些數(shù)據(jù)的速度，而對于其他緩存中沒有的數(shù)據(jù)，主機要讀取，則由陣列從磁盤上直接讀取傳輸給主機。對于主機寫入的數(shù)據(jù)，只寫在緩存中，主機可以立即完成寫操作。然后由緩存再慢慢寫入磁盤。3）利用軟件仿真）利用軟件仿真2）內(nèi)接式磁盤陣列卡）內(nèi)接式磁盤陣列卡1）外接式磁盤陣列柜）外接式磁盤陣列柜緩存緩存RAID 0RAID 0RAI

12、D 0是最早出現(xiàn)的RAID模式，即Data Stripping數(shù)據(jù)分條技術(shù)。RAID 0是組建磁盤陣列中最簡單的一種形式，只需要2塊以上的硬盤即可，成本低，可以提高整個磁盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有提供冗余或錯誤修復(fù)能力，但實現(xiàn)成本是最低的。RAID 0最簡單的實現(xiàn)方式就是把N塊同樣的硬盤用硬件的形式通過智能磁盤控制器或用操作系統(tǒng)中的磁盤驅(qū)動程序以軟件的方式串聯(lián)在一起創(chuàng)建一個大的卷集。最大的缺點在于任何一塊硬盤出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將會受到破壞，可靠性僅為單獨一塊硬盤的1/N。最小磁盤數(shù) 1Size=SUM All Of DiskRAID 1RAID 1RAID 1稱為磁盤鏡像，原理是把一個

13、磁盤的數(shù)據(jù)鏡像到另一個磁盤上，也就是說數(shù)據(jù)在寫入一塊磁盤的同時，會在另一塊閑置的磁盤上生成鏡像文件，在不影響性能情況下最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和可修復(fù)性上，只要系統(tǒng)中任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，甚至可以在一半數(shù)量的硬盤出現(xiàn)問題時系統(tǒng)都可以正常運行,當(dāng)一塊硬盤失效時，系統(tǒng)會忽略該硬盤，轉(zhuǎn)而使用剩余的鏡像盤讀寫數(shù)據(jù)，具備很好的磁盤冗余能力。最小磁盤數(shù) 1RAID 1主要是通過二次讀寫實現(xiàn)磁盤鏡像，所以磁盤控制器的負載也相當(dāng)大，尤其是在需要頻繁寫入數(shù)據(jù)的環(huán)境中。為了避免出現(xiàn)性能瓶頸，使用多個磁盤控制器就顯得很有必要。RAID 2RAID 2RAID 2 這是RAID 0的改良版，以漢明

14、碼（Hamming Code）的方式將數(shù)據(jù)進行編碼后分區(qū)為獨立的比特，并將數(shù)據(jù)分別寫入硬盤中。因為在數(shù)據(jù)中加入了錯誤修正碼（ECC，Error Correction Code），所以數(shù)據(jù)整體的容量會比原始數(shù)據(jù)大一些，RAID2最少要三臺磁盤驅(qū)動器方能運作。最小磁盤數(shù) n 3Size =One Disk*(n-1)RAID 3 RAID 3 RAID3：帶奇偶校驗碼的并行傳送：帶奇偶校驗碼的并行傳送這種校驗碼與RAID2不同，只能查錯不能糾錯。它訪問數(shù)據(jù)時一次處理一個帶區(qū)，這樣可以提高讀取和寫入速度。校驗碼在寫入數(shù)據(jù)時產(chǎn)生并保存在另一個磁盤上。需要實現(xiàn)時用戶必須要有三個以上的驅(qū)動器，寫入速率與讀

15、出速率都很高，因為校驗位比較少，因此計算時間相對而言比較少。它主要用于圖形（包括動畫）等要求吞吐率比較高的場合。RAID 3對于大量的連續(xù)數(shù)據(jù)可提供很好的傳輸率，但對于隨機數(shù)據(jù)，奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。最小磁盤數(shù) 3Size =One Disk*(n-1)RAID 5 RAID 5 最小磁盤數(shù) 3Size =One Disk*(n-1)RAID 5不單獨指定的奇偶盤，而是在所有磁盤上交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗信息。在RAID 5上，讀/寫指針可同時對陣列設(shè)備進行操作，提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機讀寫的數(shù)據(jù)。RAID 3與RAID 5相比，最主要的區(qū)別在于RAID 3

16、每進行一次數(shù)據(jù)傳輸就需涉及到所有的陣列盤；而對于RAID 5來說，大部分數(shù)據(jù)傳輸只對一塊磁盤操作，并可進行并行操作。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產(chǎn)生四個實際的讀/寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。RAID 6 RAID 6 RAID 6：與RAID 5相比，RAID 6增加了第二個獨立的奇偶校驗信息塊。兩個獨立的奇偶系統(tǒng)使用不同的算法，數(shù)據(jù)的可靠性非常高，即使兩塊磁盤同時失效也不會影響數(shù)據(jù)的使用。但RAID 6需要分配給奇偶校驗信息更大的磁盤空間，相對于RAID 5有更大的“寫損失”，因此“寫性能”非常差。較差的性能和復(fù)雜的實施方式使得RAID

17、6很少得到實際應(yīng)用。最小磁盤數(shù) n 4Size=（N-2）*min（S1，S2，S3.Sn）RAID 1+0 RAID 1+0 RAID1+0：高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)：高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu)RAID 10/01細分為RAID 1+0或RAID 0+1。RAID 1+0是先鏡射再分區(qū)數(shù)據(jù)，再將所有硬盤分為兩組，視為是RAID 0的最低組合，然后將這兩組各自視為RAID 1運作。RAID 0+1則是跟RAID 1+0的程序相反，是先分區(qū)再將數(shù)據(jù)鏡射到兩組硬盤。它將所有的硬盤分為兩組，變成RAID 1的最低組合，而將兩組硬盤各自視為RAID 0運作。性能上，RAID 0+1比RAID 1+0有著更快

18、的讀寫速度?？煽啃陨希?dāng)RAID 1+0有一個硬盤受損，其余三個硬盤會繼續(xù)運作。RAID 0+1 只要有一個硬盤受損，同組RAID 0的另一只硬盤亦會停止運作，只剩下兩個硬盤運作，可靠性較低RAID 5+0 RAID 5+0 RAID 5與RAID 0的組合，先作RAID 5，再作RAID 0，也就是對多組RAID 5彼此構(gòu)成Stripe訪問。由于RAID 50是以RAID 5為基礎(chǔ)，而RAID 5至少需要3臺硬盤，因此要以多組RAID 5構(gòu)成RAID 50，至少需要6臺硬盤。以RAID 50最小的6臺硬盤組態(tài)為例，先把6臺硬盤分為2組，每組3臺構(gòu)成RAID 5，如此就得到兩組RAID 5，然

19、后再把兩組RAID 5構(gòu)成RAID 0。RAID 50由于在上層把多組RAID 5構(gòu)成Stripe，性能比起單純的RAID 5高，而容量利用率則與RAID 5相同。RAID 50在底層的任一組或多組RAID 5中出現(xiàn)1臺硬盤損壞時，仍能維持運作，不過如果任一組RAID 5中出現(xiàn)2臺以上硬盤損毀，整組RAID 50就會失效。RAID RAID RAID等級需要硬盤數(shù)最小容錯硬盤數(shù)可用容量性能安全性目的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)020n最高一個硬盤異常，全部硬盤即跟著異常追求最大容量、速度3D產(chǎn)業(yè)實時渲染、視頻剪接高速緩存用途12總數(shù)的一半總?cè)萘康囊话肷杂刑嵘罡咦非笞畲蟀踩詡€人、企業(yè)備份104總數(shù)的一半總?cè)萘康?/p>

20、一半高安全性最高綜合RAID 0/1優(yōu)點，理論速度較快大型數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器531n-1高高追求最大容量、最小預(yù)算個人、企業(yè)備份642n-2比RAID 5稍慢安全性較RAID 5高同RAID 5，但較安全個人、企業(yè)備份RAID Comparison RAID Comparison RAID RAID 優(yōu)缺點優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點提高傳輸速率。2RAID通過在多個磁盤上同時存儲和讀取數(shù)據(jù)來大幅提高存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以讓很多磁盤驅(qū)動器同時傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁盤驅(qū)動器在邏輯上又是一個磁盤驅(qū)動器，所以使用RAID可以達到單個磁盤驅(qū)動器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問題。因為當(dāng)時CPU的速度增長很快，而磁盤驅(qū)動器的數(shù)據(jù)傳輸速率無法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。RAID最后成功了。通過數(shù)據(jù)校驗提供容錯功能。普通磁盤驅(qū)動器無法提