存儲(chǔ)初級(jí)培訓(xùn)存儲(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)

存儲(chǔ)初級(jí)培訓(xùn)存儲(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ATA與SATAPC/工作組級(jí)廉價(jià)容量大2第2頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SCSi、SAS與FCSCSI(SmallComputerSystemInterface)SAS(SerialAttachedSCSI)FC（FibreChannel）3第3頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID技術(shù)

RAID為廉價(jià)磁盤冗余陣列（RedundantArrayofInexpensiveDisks）RAID技術(shù)將一個(gè)個(gè)單獨(dú)的磁盤以不同的組合方式形成一個(gè)邏輯硬盤，從而提高了磁盤讀取的性能和數(shù)據(jù)的安全性。不同的組合方式用RAID級(jí)別來(lái)標(biāo)識(shí)。RAID技術(shù)是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校D.A.Patterson教授在1988年提出的，作為高性能、高可靠的存儲(chǔ)技術(shù)，在今天已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。4第4頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID0--RAID0應(yīng)用于對(duì)讀取性能要求較高但所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為非重要數(shù)據(jù)的情況下。RAID0也稱為條帶化（stripe），將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列的磁盤里，RAID0可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶寬，理論上講，一個(gè)由N個(gè)磁盤組成的RAID0系統(tǒng)，它的讀寫性能將是單個(gè)磁盤讀取性能的N倍。

一個(gè)明顯的缺點(diǎn)：不提供數(shù)據(jù)冗余保護(hù)，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無(wú)法恢復(fù)。

5第5頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID1

RAID1鏡像（mirror），它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，因此它的磁盤空間利用率為50％，在數(shù)據(jù)寫入時(shí)時(shí)間會(huì)有影響，但是讀的時(shí)候沒有任何影響，RAID1提供了最佳的數(shù)據(jù)保護(hù)，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動(dòng)從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會(huì)影響用戶工作。6第6頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID3RAID3采用一個(gè)硬盤作為校驗(yàn)盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)按位或字節(jié)的方式交叉的存取到各個(gè)數(shù)據(jù)盤中。

不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗(yàn)，并把校驗(yàn)值寫入到校驗(yàn)盤中。7第7頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID3RAID3系統(tǒng)在完整的情況下讀取時(shí)沒有任何性能上的影響，讀性能與RAID0一致，卻提供了數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力寫時(shí)性能大為下降，因?yàn)槊恳淮螌懖僮?，即使是改?dòng)某個(gè)數(shù)據(jù)盤上的一個(gè)數(shù)據(jù)塊，也必須根據(jù)所有同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)來(lái)重新計(jì)算校驗(yàn)值寫入到校驗(yàn)盤中，一個(gè)寫操作包含了寫入數(shù)據(jù)塊，讀取同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)塊，計(jì)算校驗(yàn)值，寫入校驗(yàn)值等操作，系統(tǒng)開銷大為增加。RAID3的校驗(yàn)盤在系統(tǒng)接受大量的寫操作時(shí)容易形成性能瓶頸，因而適用于有大量讀操作如web系統(tǒng)以及信息查詢等應(yīng)用或持續(xù)大塊數(shù)據(jù)流（例如非線性編輯）的應(yīng)用。8第8頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID5RAID5與RAID3的機(jī)制相似，但是數(shù)據(jù)校驗(yàn)的信息被均勻的分散到的陣列的各個(gè)磁盤上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時(shí)的校驗(yàn)盤性能瓶頸。

RAID5具有和RAID0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個(gè)奇偶校驗(yàn)信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對(duì)單個(gè)磁盤進(jìn)行寫入操作稍慢

9第9頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID6RAID6提供兩級(jí)冗余，即陣列中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí)，陣列仍然能夠繼續(xù)工作。RAID6的實(shí)現(xiàn)代價(jià)最高，因?yàn)镽AID6不僅要支持?jǐn)?shù)據(jù)的恢復(fù)，又要支持校驗(yàn)的恢復(fù)，這使RAID6控制器比其他級(jí)RAID更復(fù)雜和更昂貴。當(dāng)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊執(zhí)行寫操作時(shí)，RAID6做兩個(gè)獨(dú)立的校驗(yàn)計(jì)算，因此，它能夠支持兩個(gè)磁盤的失敗。RAID6的第一種方法是用兩種不同的方法計(jì)算校驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)思想最容易的方法之一是用兩個(gè)校驗(yàn)磁盤支持?jǐn)?shù)據(jù)磁盤，第一個(gè)校驗(yàn)磁盤支持一種校驗(yàn)算法，而第二個(gè)磁盤支持另一種校驗(yàn)算法，使用兩種算法稱為P+Q校驗(yàn)。通過求解帶有兩個(gè)變量的方程，可以恢復(fù)兩個(gè)磁盤上的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)代數(shù)方法，可以由硬件輔助處理器加速求解。

10第10頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID10RAID10是RAID1和RAID0的結(jié)合，也稱為RAID（0+1），先做鏡像然后做條帶化，既提高了系統(tǒng)的讀寫性能，有提供了數(shù)據(jù)冗余保護(hù)11第11頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID01RAID01也是RAID0和RAID1的結(jié)合，但它是對(duì)條帶化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像。但與RAID10不同，一個(gè)磁盤的丟失等同于整個(gè)鏡像條帶的丟失，所以一旦鏡像盤失敗，則存儲(chǔ)系統(tǒng)成為一個(gè)RAID-0系統(tǒng)（即只有條帶化）。RAID01的實(shí)際應(yīng)用非常少。12第12頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月JBODJBOD(JustBundleOfDisks)譯成中文可以是“簡(jiǎn)單磁盤捆綁”，通常又稱為Span。JBOD不是標(biāo)準(zhǔn)的RAID級(jí)別，它只是在近幾年才被一些廠家提出，并被廣泛采用。Span是在邏輯上把幾個(gè)物理磁盤一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)到一起，從而提供一個(gè)大的邏輯磁盤。Span上的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的從第一個(gè)磁盤開始存儲(chǔ)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)磁盤的存儲(chǔ)空間用完后，再依次從后面的磁盤開始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。13第13頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID對(duì)比RAID級(jí)*RAID-0RAID-1RAID-5RAID-10RAID-50別名條帶鏡象分布奇偶位條帶鏡象陣列條帶分布奇偶陣列條帶容錯(cuò)性沒有有有有有冗余類型沒有復(fù)制奇偶位復(fù)制奇偶位熱備盤選項(xiàng)沒有有有有有需要的磁盤數(shù)一個(gè)或多個(gè)只需2個(gè)三個(gè)或更多只需4個(gè)6，8，10，12，14，16可用容量NN/2（n-1）/nN/2n-2/n14第14頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID重構(gòu)對(duì)于raid10，當(dāng)一塊磁盤失效時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)的操作只是復(fù)制一個(gè)新磁盤，如果假定磁盤的容量為250G，那么復(fù)制的數(shù)據(jù)量為250G。對(duì)于raid5的存儲(chǔ)陣列，則需要從每塊磁盤中讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過重新計(jì)算得到一塊硬盤的數(shù)據(jù)量，如果raid5是以4+1的方式組建，每塊磁盤的容量也為250G，那么，需要在剩余的4個(gè)磁盤中讀出總共是1000G的數(shù)據(jù)量計(jì)算得出250G的數(shù)據(jù)。15第15頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FCvsSCSI對(duì)比SCSIFibreChannelSwitchedFabric連接設(shè)備151600萬(wàn)距離限制25米10公里最大帶寬160MB/sec200MB/sec多協(xié)議支持不支持支持管理支持不支持支持(telnet,SES,SNMP,GUI,API)16第16頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NAS存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)備組成操作系統(tǒng)磁盤管理NetWin110,200操作系統(tǒng)NAS網(wǎng)關(guān)磁盤擴(kuò)展17第17頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SAN存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)備組成光纖存儲(chǔ)設(shè)備光纖Switch光纖HBA卡光纖線纜18第18頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光纖存儲(chǔ)設(shè)備光纖主機(jī)通道高性能強(qiáng)大擴(kuò)展能力內(nèi)部架構(gòu)19第19頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光纖存儲(chǔ)內(nèi)部架構(gòu)存儲(chǔ)處理器風(fēng)扇風(fēng)扇風(fēng)扇電源電源獨(dú)立

電源獨(dú)立

電源存儲(chǔ)處理器SP光纖通道x2鏡像緩存FCCPUSP光纖通道x2鏡像緩存CPUFCLCCLCCLCCLCCLCCLCCCMI20第20頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光纖交換機(jī)FiberChannel交換機(jī)SAN專用交換機(jī)FC－SW2或

FC-AL2協(xié)議8、16、32、64、128端口端口SFP21第21頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光纖HBA卡HostBusAdapter，是總線外插設(shè)備，遵循各類總線標(biāo)準(zhǔn)，例如PCI、PCI－X、CompactPCI插在服務(wù)器的PCI總線上，與FC交換機(jī)連接是一個(gè)I/O設(shè)備，類似于SCSI卡和網(wǎng)卡，將PCI信號(hào)和光纖通道信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換22第22頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線纜物理介質(zhì):串行接口

介質(zhì)類型:銅線或者光纖銅線有:DB9(serialport-style)HSSDC(Ethernet-style)介質(zhì)類型速度距離9微米單模光纖100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多10km2G–最多2km50或者62.5微米多模光纖100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多500m2G–最多200m銅線100MB/s(1G)200MB/s(2G)1G–最多30m2G–最多10mLCSCDB9HSSDC23第23頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Part4：存儲(chǔ)方案基礎(chǔ)第24頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)方案概述高可用方案?jìng)浞莘桨溉邽?zāi)方案25第25頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高可用方案的實(shí)現(xiàn)方式主機(jī)端的應(yīng)用高可用性數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷性磁盤存儲(chǔ)的冗余保護(hù)機(jī)制26第26頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)高可用方案—雙機(jī)高可用公共網(wǎng)絡(luò)私有網(wǎng)絡(luò)主服務(wù)器備份服務(wù)器IP:172.16.0.1IP:172.16.0.2IP:172.16.0.3SCSI客戶端LCHA概念要素實(shí)現(xiàn)方式作用27第27頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月路徑冗余保護(hù)---路徑不中斷路徑冗余軟件自動(dòng)切換;動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡多路徑設(shè)計(jì)28第28頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多重RAID保護(hù)機(jī)制RAID0、RAID1、RAID5、RAID0+1、RAID5029第29頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護(hù)-RAID0MIEANJFBOKGCEtc.LHDONMLKJIHGFEDCBADisk1Disk2Disk3Disk4讀寫速度快無(wú)數(shù)據(jù)保護(hù)能力30第30頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護(hù)-RAID1DCBADCBADCBADisk1Disk2讀寫速度不變數(shù)據(jù)保護(hù)能力強(qiáng)=31第31頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護(hù)-RAID5ParityGDAJParityEBKHParityCEtc.IFParityKJIHGFEDCBADisk1Disk2Disk3Disk4讀寫速度快數(shù)據(jù)保護(hù)能力校驗(yàn)ABXORResult00001110111032第32頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID保護(hù)-RAID0+1GECAHFDBGECAHFDBDisk1Disk2Disk3Disk4=RAID0RAID0RAID133第33頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月RAID對(duì)比RAID級(jí)*RAID-0RAID-1RAID-5RAID-10RAID-50別名條帶鏡象分布奇偶位條帶鏡象陣列條帶分布奇偶陣列條帶容錯(cuò)性沒有有有有有冗余類型沒有復(fù)制奇偶位復(fù)制奇偶位熱備盤選項(xiàng)沒有有有有有需要的磁盤數(shù)一個(gè)或多個(gè)只需2個(gè)三個(gè)或更多只需4個(gè)6，8，10，12，14，16可用容量NN/2（n-1）/nN/2n-2/n34第34頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)備份方案網(wǎng)絡(luò)備份方案LAN-Free備份方案35第35頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)備份方案優(yōu)點(diǎn)：集中備份，充分利用磁帶庫(kù)資源缺點(diǎn)：占用網(wǎng)絡(luò)資源要求：可解決網(wǎng)絡(luò)帶寬在備份和恢復(fù)時(shí)的大量占用TCP/IPNetwork備份服務(wù)器陣列/磁帶庫(kù)NO36第36頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)LAN-Free備份方案?jìng)浞莘?wù)器陣列/磁帶庫(kù)優(yōu)點(diǎn)：備份速度快磁帶庫(kù)37第37頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)異地冗災(zāi)方案復(fù)制Failover遠(yuǎn)程集群38第38頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月存儲(chǔ)數(shù)據(jù)復(fù)制與鏡像方案同步和異步最遠(yuǎn)支持200km光纖