2、存儲(chǔ)背景知識(shí)

存儲(chǔ)背景知識(shí)培訓(xùn)主要內(nèi)容1.存儲(chǔ)基礎(chǔ)2.存儲(chǔ)的基本架構(gòu)3.傳統(tǒng)存儲(chǔ)應(yīng)對(duì)服務(wù)器虛擬化的問(wèn)題主要內(nèi)容1.存儲(chǔ)基礎(chǔ)2.存儲(chǔ)的基本架構(gòu)3.傳統(tǒng)存儲(chǔ)應(yīng)對(duì)服務(wù)器虛擬化的問(wèn)題塊塊（Block）的含義：磁盤(pán)的最小操作單位是扇區(qū)（sector），扇區(qū)是磁盤(pán)磁道的一段圓弧，大小是512個(gè)字節(jié)或者4K字節(jié)。block由整數(shù)倍個(gè)扇區(qū)組成。塊級(jí)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，是面向最底層的物理層，數(shù)據(jù)操作基于起始扇區(qū)編號(hào)、操作碼(讀、寫(xiě)等)、連續(xù)扇區(qū)數(shù)量等。LunRAID5RAID1RAID0RAID5RAID1LUN1LUN0LUN2LUN7LUN6LUN3LUN4LUN5RAID控制器01234567SpareSpare邏輯卷RAID組由幾個(gè)硬盤(pán)組成，從整體上看相當(dāng)于一個(gè)硬盤(pán)，通過(guò)LUN（LogicUnitNumber）來(lái)標(biāo)識(shí)。RAID的介紹-RAID0要點(diǎn):RAID0通過(guò)條帶把數(shù)據(jù)分布在組內(nèi)所有硬盤(pán)上，從而可以并發(fā)的讀寫(xiě)而提升性能優(yōu)點(diǎn):利用率高缺點(diǎn):一個(gè)盤(pán)故障將導(dǎo)致全部數(shù)據(jù)丟失DHLCGKBFJABCDEFGH數(shù)據(jù)……AEIRAID的介紹-RAID1EDCBAEDCBAABCDE……=數(shù)據(jù)要點(diǎn):RAID1又稱(chēng)鏡像（Mirror），數(shù)據(jù)同時(shí)一致寫(xiě)到主硬盤(pán)和鏡像硬盤(pán)優(yōu)點(diǎn):可靠性高缺點(diǎn):相對(duì)于單個(gè)硬盤(pán)，無(wú)法提高寫(xiě)性能RAID組合級(jí)別——RAID10，RAID50

將鏡像和條帶進(jìn)行兩級(jí)組合的RAID級(jí)別，第一級(jí)是RAID1鏡像對(duì)，第二級(jí)為RAID0。RAID10也是一種應(yīng)用比較廣泛的RAID級(jí)別

將RAID5和RAID0進(jìn)行兩級(jí)組合的RAID級(jí)別，最低一級(jí)是RAID5，第二級(jí)為RAID0RAID10RAID50RAID5RAID5RAID0P13F1A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P00A0B0D0E0A1C0D1F0B1……C1D2P12D1D0E2E1P11E0F0P10硬盤(pán)0硬盤(pán)1硬盤(pán)2硬盤(pán)3硬盤(pán)4硬盤(pán)5異或運(yùn)算RAID1RAID1RAID0ABCDEFGHFDBFDBECAECARAID的介紹-RAID5RAID5采用校驗(yàn)數(shù)據(jù)均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤(pán)上，RAID成員硬盤(pán)上同時(shí)保存數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)信息保存在不同硬盤(pán)上。磁盤(pán)利用率(n-1)/n.raid5有寫(xiě)放大的問(wèn)題（每次寫(xiě)都需要寫(xiě)一次校驗(yàn)盤(pán)）?！璓4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0異或運(yùn)算A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2校驗(yàn)信息Px分布式存儲(chǔ)常見(jiàn)RAID級(jí)別的比較RAID級(jí)別RAID0RAID1RAID5RAID10可靠性最低高較高高冗余類(lèi)型無(wú)鏡像冗余校驗(yàn)冗余鏡像冗余可用空間100%50%（N-1)/N50%性能最高最低較高高NAS(NetworkAttachedStorage)時(shí)間：90年代初背景：網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，大量數(shù)據(jù)需要共享和交換出現(xiàn)專(zhuān)用的NAS存儲(chǔ)設(shè)備，成為數(shù)據(jù)共享與交換的核心訪(fǎng)問(wèn)方式：多臺(tái)前端服務(wù)器共享后端存儲(chǔ)設(shè)備，后端NAS設(shè)備上的存儲(chǔ)空間通過(guò)CIFS（window系統(tǒng)）、NFS（Linux系統(tǒng)）協(xié)議共享給前端主機(jī)，可同時(shí)對(duì)同一目錄或文件進(jìn)行并發(fā)讀寫(xiě)文件系統(tǒng)位于后端存儲(chǔ)設(shè)備鏈路速率：1Gbps、10GbpsNAS應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)NFS,CIFS專(zhuān)用IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)RAID文件系統(tǒng)NAS存儲(chǔ)設(shè)備N(xiāo)AS起源（網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享與交換需求）NFSNFSCIFSFCSAN（FiberChannelStorageAreaNetwork）時(shí)間：90年代中后期背景：為解決DAS擴(kuò)展性差的問(wèn)題，將存儲(chǔ)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，可以同時(shí)連接上百臺(tái)服務(wù)器連接方式：FC光纖，使用專(zhuān)用的FC交換機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方式：后端一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)空間可以劃分為多個(gè)LUN，每一個(gè)LUN只能屬于一臺(tái)前端服務(wù)器鏈路速率：2Gbps、4Gbps提供快照、容災(zāi)等高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)功能FC鏈路磁盤(pán)陣列FCSAN控制器FC交換機(jī)服務(wù)器FCSAN起源（由DAS到FCSAN）IP鏈路磁盤(pán)陣列iSCSI存儲(chǔ)控制器以太網(wǎng)交換機(jī)服務(wù)器IPSAN起源（由FCSAN到IPSAN）IPSAN（IPStorageAreaNetwork）時(shí)間：2001年背景：為解決FC-SAN在價(jià)格及管理上的諸多門(mén)坎而產(chǎn)生連接方式：采用以太網(wǎng)作為連接鏈路，以太網(wǎng)交換機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方式：后端一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)空間可以劃分為多個(gè)LUN，每一個(gè)LUN只能屬于一臺(tái)前端服務(wù)器鏈路速率：1Gbps、10Gbps提供快照、容災(zāi)等高級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)功能iSCSI被看好的原因可以采用非常成熟的IP網(wǎng)絡(luò)管理工具和基礎(chǔ)建設(shè)IP網(wǎng)絡(luò)使用普遍，可為企業(yè)節(jié)省大筆建設(shè)、管理及人事成本通俗的角度來(lái)總結(jié)一下Server中間無(wú)網(wǎng)絡(luò)，可以是存儲(chǔ)連接線(xiàn)纜硬盤(pán)盤(pán)陣網(wǎng)絡(luò)鏈路連接硬盤(pán)盤(pán)陣“文件夾”NAS的處理主機(jī)端主機(jī)端ServerSAN網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)盤(pán)陣SAN處理主機(jī)端Server“磁盤(pán)”“磁盤(pán)”DASNASSAN三種存儲(chǔ)組網(wǎng)，各有優(yōu)劣SAN與NAS并不是兩種互相競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)，二者通常相互補(bǔ)充以提供對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)。SAN針對(duì)海量的面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸，而NAS則提供文件級(jí)的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)和共享服務(wù)。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心采用SAN+NAS的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合、高性能訪(fǎng)問(wèn)以及文件共享服務(wù)。DASNASSANFC-SANIP-SAN傳輸類(lèi)型SCSI、FC、SASIPFCIP數(shù)據(jù)類(lèi)型塊級(jí)文件級(jí)塊級(jí)塊級(jí)典型應(yīng)用任何文件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用視頻監(jiān)控優(yōu)點(diǎn)易于理解兼容性好易于安裝成本低高擴(kuò)展性、高性能高可用性高擴(kuò)展性成本低缺點(diǎn)難管理，擴(kuò)展性有限存儲(chǔ)空間利用率不高性能較低對(duì)某些應(yīng)用不適合較昂貴，配置復(fù)雜互操作性問(wèn)題性能較低GE/10GEFCoEFCCIFSNFS塊DatabasesDigitalmediaApplicationsFileservices文件FTPHTTPNAS和SAN的融合——統(tǒng)一存儲(chǔ)SAN、NAS、iSCSI控制器時(shí)間：21世紀(jì)初背景：為解決多種存儲(chǔ)架構(gòu)帶來(lái)的管理、高TCO問(wèn)題，支持多種傳輸協(xié)議，同時(shí)滿(mǎn)足不同需求的統(tǒng)一存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生同時(shí)支持不同傳輸協(xié)議，以單一系統(tǒng)滿(mǎn)足企業(yè)各式各樣的存儲(chǔ)需求統(tǒng)一的管理界面，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理模塊化的架構(gòu)，靈活配置，輕松擴(kuò)容，降低整體TCO統(tǒng)一存儲(chǔ)：一種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，它既支持基于文件的NAS存儲(chǔ)，又支持基于塊的SAN存儲(chǔ)。磁盤(pán)陣列SATASASNL-SASSSD主流轉(zhuǎn)速（RPM）7,20015,000/10,0007200NA串行/并行串行串行串行串行主流容量（TB）1T,2T,4T,6T0.9T2T/3T/4T128,240,480GMTBF(h）1,200,0001,600,0001,200,0002,000,000備注由ATA硬盤(pán)發(fā)展而來(lái)，采用串行方式傳輸，SATA2.0支持300MB/s,SATA3.0實(shí)現(xiàn)600MB/s最高數(shù)據(jù)傳輸率.SATA硬盤(pán)年故障率大約2%。SAS專(zhuān)為滿(mǎn)足高性能企業(yè)需求而設(shè)計(jì)，并且兼容SATA硬盤(pán)。能夠提供3.0Gb/s到6.0Gb/s的傳輸率，未來(lái)規(guī)劃到12.0Gb/s。SAS硬盤(pán)年故障率小于2%。帶有SAS接口的“企業(yè)級(jí)SATA驅(qū)動(dòng)器”。適用于在一個(gè)此盤(pán)陣列系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分級(jí)存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化了磁盤(pán)陣列系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。NL-SAS硬盤(pán)年故障率大約2%。固態(tài)硬盤(pán)（SolidStateDisk）用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤(pán)的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤(pán)一致。硬盤(pán)接口是硬盤(pán)與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤(pán)緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤(pán)接口決定著硬盤(pán)與計(jì)算機(jī)之間的連接速度，接影響著程序運(yùn)行快慢和系統(tǒng)性能好壞。主流硬盤(pán)類(lèi)型硬盤(pán)關(guān)鍵指標(biāo)硬盤(pán)容量（Volume）

容量的單位為兆字節(jié)（MB）或千兆字節(jié)（GB）。影響硬盤(pán)容量的因素有單碟容量和碟片數(shù)量。轉(zhuǎn)速（Rotationalspeed）

硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速指硬盤(pán)盤(pán)片每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，單位為RPM（RotationPerMinute）。一般硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速都達(dá)到5400RPM/7200RPM。SCSI接口硬盤(pán)轉(zhuǎn)速可達(dá)10000－15000RPM。平均訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間*（AverageAccessTime）＝平均尋道時(shí)間＋平均等待時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸率（DateTransferRate）

硬盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤(pán)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率包括內(nèi)部傳輸率和外部傳輸率兩個(gè)指標(biāo)。IOPS(Input/OutputPerSecond)

即每秒的輸入輸出量(或讀寫(xiě)次數(shù))，是衡量磁盤(pán)性能的主要指標(biāo)之一。隨機(jī)讀寫(xiě)頻繁的應(yīng)用，如OLTP(OnlineTransactionProcessing)，IOPS是關(guān)鍵衡量指標(biāo)。另一個(gè)重要指標(biāo)是數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)，指單位時(shí)間內(nèi)可以成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量。對(duì)于大量順序讀寫(xiě)的應(yīng)用，如電視臺(tái)的視頻編輯，視頻點(diǎn)播等則更關(guān)注吞吐量指標(biāo)。存儲(chǔ)分類(lèi)存儲(chǔ)類(lèi)型文件存儲(chǔ)對(duì)象存儲(chǔ)直接附加存儲(chǔ)DAS塊存儲(chǔ)存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)SANIPSANFCSAN網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)NAS分布式文件系統(tǒng)百度云盤(pán)AmazonS3HDFSCEPHGl