存儲備份系統(tǒng)知識課件

1、存儲與備份基礎(chǔ)知識遼寧維森培訓(xùn)課程存儲的分類存儲分類根據(jù)服務(wù)器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲:封閉系統(tǒng)主要指大型機，開放系統(tǒng)指包括Windows、UNIX、Linux等的服務(wù)器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內(nèi)置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為：直連式存儲(DAS)和網(wǎng)絡(luò)化存儲(FAS)；網(wǎng)絡(luò)化存儲根據(jù)傳輸協(xié)議又分為：網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS）和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲占有目前磁盤存儲市場的70%以上 存儲的三種常見模式DASDirect Attached StorageNASNetwork Attached StorageSANS

2、torage Area NetworkDAS DAS（Direct Attached Storage直接連接存儲）是指將存儲設(shè)備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。 DAS的適用環(huán)境為：1）服務(wù)器在地理分布上很分散，通過SAN或NAS在它們之間進(jìn)行互連非常困難時(商店或銀行的分支便是一個典型的例子)；2）存儲系統(tǒng)必須被直接連接到應(yīng)用服務(wù)器（如Microsoft Cluster Server或某些數(shù)據(jù)庫使用的“原始分區(qū)”）上時；3）包括許多數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和應(yīng)用服務(wù)器在內(nèi)的應(yīng)用，它們需要直接連接到存儲器上，群件應(yīng)用和一些郵件服務(wù)也包括在內(nèi)。當(dāng)服務(wù)器在地理上比較分散，很難通過遠(yuǎn)程連接進(jìn)行互

3、連時，直接連接存儲是比較好的解決方案，甚至可能是唯一的解決方案。利用直接連接存儲的另一個原因也可能是企業(yè)決定繼續(xù)保留已有的傳輸速率并不很高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 DAS 優(yōu)點 低費用使用簡單容易安裝價格相對較低缺點不能共享連接距離有限 升級困難缺乏較好的高可用性維護(hù)復(fù)雜 適宜于小型機構(gòu)的存儲解決方案 網(wǎng)絡(luò)附加存儲設(shè)備（Network Attached Storage，NAS）是一種專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)文件存儲及文件備份設(shè)備，它通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接到計算機網(wǎng)絡(luò)上，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源來接入專用的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，因此也稱為網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)磁盤陣列系統(tǒng)。 NAS是基于LAN的，按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，面向

4、消息傳遞，以文件的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LAN環(huán)境下，NAS已經(jīng)完全可以實現(xiàn)異構(gòu)平臺之間的數(shù)據(jù)級共享，比如NT、UNIX等平臺的共享。但是，在10/100M的帶寬條件下，只有其中的30左右可以用做存儲，所以NAS無法發(fā)揮其應(yīng)有的性能，這就需要等待G/T比特級以太網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模普及應(yīng)用。 一個NAS包括處理器，文件服務(wù)管理模塊和多個的硬盤驅(qū)動器用于數(shù)據(jù)的存儲。 NAS 可以應(yīng)用在任何的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中。主服務(wù)器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix, Linux)和CIFS格式等等。NAS 系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)器或者客戶端計算機發(fā)出的指

5、令完成對內(nèi)在文件的管理。另外的特性包括：獨立于操作系統(tǒng)，不同類的文件共享，交叉協(xié)議用戶認(rèn)證，瀏覽器界面的操作/管理，和增加和移除服務(wù)器不會中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，NAS是在RAID的基礎(chǔ)上增加了存儲操作系統(tǒng)，因此,NAS的數(shù)據(jù)能由異類平臺共享。 NAS NAS在網(wǎng)中的應(yīng)用CERNET/INTERNET C樓F樓移動辦公人員信息查閱PSTN遠(yuǎn)程會議D樓節(jié)點交換機節(jié)點交換機節(jié)點交換機節(jié)點交換機節(jié)點交換機網(wǎng) 管工作站應(yīng)用服務(wù)器群 B樓A樓INTERNET、MAILDNS服務(wù)器等路由器存儲中心交換機優(yōu)點 容易安裝，維護(hù)簡單共享數(shù)據(jù)跨平臺文件共享遠(yuǎn)程訪問減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬缺點不適合數(shù)據(jù)庫存儲孤立的存儲

6、設(shè)備傳輸速率低成為瓶頸 主要適宜于文件存儲的解決方案NAS 存儲域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network）以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過具有高傳輸速率的光纖通道直接連接，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。 SAN的支撐技術(shù)是Fibre Channel(FC)技術(shù)，這是ANSI為網(wǎng)絡(luò)和通道IO接口建立的一個標(biāo)準(zhǔn)集成。支持HIPPI，IPI，SCSI，IP，ATM等多種高級協(xié)議，它的最大特性是將網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的通訊協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔離開這樣多種協(xié)議可在同一個物理連接上同時傳送，高性能存儲體和寬帶網(wǎng)絡(luò)使用單I/O

7、接口使得系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度大大降低。如通過Switch擴充至交換仲裁復(fù)用結(jié)構(gòu)則可將用戶擴至很多。FC使用全雙工串行通訊原理傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率高達(dá)1062.5Mbps，F(xiàn)ibre Channel的數(shù)據(jù)傳輸速度為100MBS，雙環(huán)可達(dá)200MBS，使用同軸線傳輸距離為30米，使用單模光纖傳輸距離可達(dá)10公里以上。 光纖通道支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要有：點到點（Links）、仲裁環(huán)（FC-AL）、交換式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（FC-XS）。SAN SAN 基于SAN結(jié)構(gòu)的存儲備份 光纖通道 = 是SAN Fabric的基礎(chǔ)為存儲系統(tǒng)提供一個網(wǎng)絡(luò)連接模式客戶機LAN(局域網(wǎng))廣域網(wǎng)存儲區(qū)域網(wǎng)（第二網(wǎng)）Fabric =

8、 第二網(wǎng)“Fabric”是一個由智能光纖通道交換機構(gòu)成并具有良好系統(tǒng)設(shè)計的高智能網(wǎng)絡(luò), 這一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以提供企業(yè)級的性能, 擴展能力, 可管理能力, 可靠性和可用能力服務(wù)器存儲子系統(tǒng)第一網(wǎng)SAN Fiber Channel SwitchesDiskArray 主機服務(wù)器 光纖交換機 磁盤陣列簡單的SAN存儲結(jié)構(gòu)內(nèi)部運行Fabric拓?fù)涿慷丝讵氄?00MB/S、200MB/S帶寬SAN的核心設(shè)備SAN的核心- 光纖通道交換機光纖通道卡（FC HBA）提供服務(wù)器或工作站連接到存儲網(wǎng)絡(luò)的接口銅介質(zhì)/光介質(zhì)支持 （可以是雙口）目前提供的帶寬指標(biāo): 1G & 2G仲裁環(huán)/ Fabric 支持支持的總線:

9、 PCI, HSC, SBUS廠商: JNI, Emulex, QlogiAdaptec,LSI,Mylex優(yōu)點 設(shè)備整合，維護(hù)方便存儲資源利用率高高擴展性高數(shù)據(jù)存取效率充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬缺點成本較高安裝和升級比NAS復(fù)雜 主要適宜于大型數(shù)據(jù)存儲的解決方案SAN 存儲網(wǎng)絡(luò)的三種形態(tài)比較存儲技術(shù)的核心：RAID RAID是“Redundant Array of Independent Disks”的縮寫，中文意思獨立磁盤冗余陣列，早期又稱“Redundant Array of Inexpensive Disks”廉價磁盤冗余陣列，由美國加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出

10、。 簡單的說，RAID是一種把多塊獨立的硬盤（物理硬盤）按不同方式組合起來形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。組成磁盤陣列的不同方式成為RAID級別（RAID Levels）。 數(shù)據(jù)冗余的功能是在用戶數(shù)據(jù)一旦發(fā)生損壞后，利用冗余信息可以使損壞數(shù)據(jù)得以恢復(fù)，從而保障了用戶數(shù)據(jù)的安全性。 通過數(shù)據(jù)校驗，RAID可以提供容錯功能。這是使用RAID的主要原因，因為普通磁盤驅(qū)動器無法提供容錯功能，如果不包括寫在磁盤上的CRC（循環(huán)冗余校驗）碼的話。 RAID容錯是建立在每個磁盤驅(qū)動器的硬件容錯功能之上的，所以它提供更高的安全性。 在很多RAID模式中都有較為

11、完備的相互校驗/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。 RAID 0：條帶化結(jié)構(gòu)以條帶形式將RAID組的數(shù)據(jù)均勻分布在各個硬盤中，因此具有很高的數(shù)據(jù)傳輸率。它沒有數(shù)據(jù)冗余，盡管不占用CPU資源，但并不能算是真正的RAID結(jié)構(gòu)。RAID 0只是單純地提高性能，并沒有為數(shù)據(jù)的可靠性提供保證，而且其中的一個磁盤失效將影響到所有數(shù)據(jù)。RAID 0不能應(yīng)用于數(shù)據(jù)安全性要求高的場合。最少磁盤數(shù)2個允許壞0顆磁盤容量計算：C=N* DC：可用容量N：磁盤個數(shù)D：磁盤容量優(yōu)點：傳輸率和硬盤利用率最高，價格便宜。缺點： 無冗余，可靠性最差，其中一個磁盤

12、發(fā)生故障，所有數(shù)據(jù)將丟失。應(yīng)用：通常使用在暫存數(shù)據(jù)和高 I/O 速率的工作站 。RAID 0RAID 1：鏡像結(jié)構(gòu) 它是通過磁盤數(shù)據(jù)鏡像實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，在成對的獨立磁盤上產(chǎn)生互 為備份的數(shù)據(jù)，100%的數(shù)據(jù)冗余。當(dāng)原始數(shù)據(jù)繁忙時，可直接從鏡像拷貝中讀取數(shù)據(jù)，因此RAID 1可以提高讀取性能。RAID 1的成本比較高，其硬盤空間利用率只有1/2。 當(dāng)一個磁盤失效時，系統(tǒng)可以自動切換到鏡像磁盤上讀寫，而不需要重組失效的數(shù)據(jù)，提供了很高的數(shù)據(jù)安全性和可用性。最小磁盤數(shù)2個。允許壞1顆磁盤容量計算：C=(N/2)*DC：可用容量N：磁盤個數(shù)D：磁盤容量優(yōu)點：可用性高，即使一個磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)

13、據(jù)依然可用。缺點：需要 2 個磁盤，但只使用其中一個存儲數(shù)據(jù)。應(yīng)用：通常使用于較小的系統(tǒng)，其中一個磁盤的容量足夠，并用作啟動盤。 RAID 1RAID3：帶奇偶校驗碼的并行傳送將數(shù)據(jù)條塊化分布于不同的硬盤上， RAID 3使用簡單的奇偶校驗，并用單塊磁盤存放奇偶校驗信息。如果一塊磁盤失效，奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)；如果不過如果校驗盤也損壞，就無法恢復(fù)數(shù)據(jù)了。RAID具有較高的讀速率，適合大文件連續(xù)操作的應(yīng)用。但有數(shù)據(jù)盤故障時，每次讀操作時都需要進(jìn)行校驗計算，讀性能大幅度下降。最小磁盤數(shù)3個。允許壞1顆磁盤，但不能是校驗盤容量計算：C=(N-1)*DC：可用容量N：磁盤個數(shù)D：磁盤容量

14、優(yōu)點：可用性高，即使一個磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)據(jù)依然可用優(yōu)點：很好地利用了磁盤空間（如 n 個磁盤的陣列，n-1 被用作數(shù)據(jù)存儲）缺點：必須計算冗余信息，這樣就限制了寫入性能 應(yīng)用：由于安裝容量與實際可用容量的比率較高，通常用于較大的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)RAID 3RAID10和RAID01：高可靠性與高效磁盤結(jié)構(gòu) 是將鏡像和條帶進(jìn)行兩級組合的級別。第一級是RAID1鏡像，第二級為RAID 0累加，這種組合提高了讀/寫速率，并可用允許硬盤損壞，因此RAID10也是一種應(yīng)用比較廣泛的RAID級別。但是RAID10和RAID1一樣只有1/2的磁盤利用率。最小硬盤數(shù)4個。適合銀行、證劵類對數(shù)據(jù)非常敏感

15、的企業(yè) 允許壞2顆磁盤容量計算：C=N*D/2C：可用容量N：磁盤個數(shù)D：磁盤容量優(yōu)點：高讀取速度；高寫入速度，寫開銷較小；特定情況下，可以允許N/2個硬盤同時損壞缺點：磁盤利用率低，只有1/2的硬盤利用率，至少需要4塊磁盤應(yīng)用：數(shù)據(jù)量大，安全性要求高的環(huán)境，如銀行、金融等領(lǐng)域RAID10和RAID01備份的內(nèi)容重要數(shù)據(jù)；系統(tǒng)文件；應(yīng)用程序；整個分區(qū)或整個硬盤；日志文件備份的層次：軟件級備份軟件級的備份是指通過某種備份軟件將系統(tǒng)數(shù)據(jù)保存在其他介質(zhì)上，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤時可以再通過軟件將系統(tǒng)恢復(fù)到備份時的狀態(tài)。這種方法備份和恢復(fù)要花費一定的時間。但這種方法可以完全防止邏輯損壞，因為備份介質(zhì)和計算機系

16、統(tǒng)是分開的，錯誤不會復(fù)寫到介質(zhì)上。只要保存足夠長時間的歷史數(shù)據(jù)，就一定能夠恢復(fù)正確的數(shù)據(jù)。全備份.全備份完全備份（Full Backup）：將系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)信息全部備份。優(yōu)點：數(shù)據(jù)備份完整。缺點：備份系統(tǒng)的時間長，備份量大。Full backup（全備份）Differential Backups (差分備份) Full BackupDifferentialFull Backup.差分備份（Differential Backup）：只備份上次完全備份以后變化的數(shù)據(jù)信息。優(yōu)點：備份數(shù)據(jù)量適中，恢復(fù)系統(tǒng)時間短。Incremental Backups (增量備份) Full Backup.Incre

17、mentalsFull Backup增量備份（Incremental Backup）：只備份上次備份后系統(tǒng)中變化的數(shù)據(jù)信息。優(yōu)點：是數(shù)據(jù)備份量少、時間短。缺點：恢復(fù)系統(tǒng)時間長。數(shù)據(jù)恢復(fù)恢復(fù)過程將數(shù)據(jù)從磁帶拷貝回磁盤備份是比恢復(fù)早的一個時間點的完全映象備份記錄了文件的目錄結(jié)構(gòu)，權(quán)限等，備份在具體的某盤磁帶，磁帶在磁帶庫中具體的槽位等，這些信息存儲在備份軟件的數(shù)據(jù)庫中通常被稱為元數(shù)據(jù)DiskTape數(shù)據(jù)歸檔Archive - Definition“Archive is a move type of operation, designed to preserve a file for future reference”源文件1.1.備份歸檔的文件歸檔過程移動, 校驗, (刪除)傳統(tǒng)LAN環(huán)境下數(shù)據(jù)流走向ApplicationServerLANRAID or JBODTape LibraryBackupServer數(shù)據(jù)遷移(HSM)HSM 是充分保護(hù)現(xiàn)有的硬盤存儲資源的基礎(chǔ)上，將很少使用的文