存储基础知识讲座

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1、Fibre ChannelSCSIRAIDATA(冗余独立磁盘阵列系统冗余独立磁盘阵列系统;盘阵盘阵)是一种磁盘集群技术是一种磁盘集群技术,很早以前就开始使用在大型系统之中很早以前就开始使用在大型系统之中.用户可以自用户可以自由定义数据的保存方式由定义数据的保存方式,可以采用数据镜像可以采用数据镜像(在不同磁盘上保存数据拷在不同磁盘上保存数据拷贝贝),条带集条带集(数据交叉保存在多个磁盘上数据交叉保存在多个磁盘上),还有奇偶校验保护还有奇偶校验保护(记录额外记录额外的数据以识别错误的数据以识别错误),这些技术可以根据用户对性能和可靠性的要求单这些技术可以根据用户对性能和可靠性的要求单独或联合使

2、用独或联合使用.JBOD：(只是一组盘只是一组盘;磁盘组磁盘组)是与是与RAID相似的一种标准相似的一种标准.也是指一组磁盘通过一个接口连接到服务器也是指一组磁盘通过一个接口连接到服务器,但与但与RAID不同不同,JBOD不提供镜像不提供镜像,数据条带集存储和奇偶校验等功能数据条带集存储和奇偶校验等功能,这些功能通常由主机上的软件来实现这些功能通常由主机上的软件来实现.JBOD是一种最简单廉价的是一种最简单廉价的“裸裸存储存储”设备设备.独立的磁盘保存在一个机箱之中独立的磁盘保存在一个机箱之中,允许不同的服务器分组允许不同的服务器分组访问访问.一般不提供一般不提供“缓冲缓冲”(高速缓存高速缓存

3、)和提供先进功能的控制器和提供先进功能的控制器.JBOD的扩展空间有限的扩展空间有限.由于缺少智能由于缺少智能,数据条带集存储或奇偶校验数据条带集存储或奇偶校验,对于任意对于任意磁盘的损坏没有保护磁盘的损坏没有保护.磁带存储是磁盘损坏后恢复保存信息的常用手段磁带存储是磁盘损坏后恢复保存信息的常用手段.yMyFileliFMeMyFileyyeeMMFFiillyMyFileliFMeyMyFileliFMeRAID-0RAID-1RAID-1MMyyFFiilleeMyFileRAID 3RAID 3elFMiyRAID 0FRAID 5RAID 5RAID 0yiMFlMeyFlie增加容量

4、增加容量通常依照阵列的结构形式分成通常依照阵列的结构形式分成RAID0，RAID1，RAID2，RAID3，RAID4，RAID5，RAID0+1等类型。等类型。常见的有以下几种类型：常见的有以下几种类型：1RAID0数据分别存储在阵列中的各个驱动器上，并行传送。这种结构容数据分别存储在阵列中的各个驱动器上，并行传送。这种结构容量利用率最好，达到量利用率最好，达到100%。但没有校验，可靠性最差。但没有校验，可靠性最差。2RAID1数据以完全相同的形式同时存储在数据以完全相同的形式同时存储在2台硬盘驱动器上，数据传输率台硬盘驱动器上，数据传输率和单台情况下相近。容量利用率只有和单台情况下相近。

5、容量利用率只有50%，但冗余量大，可靠性高。这种结，但冗余量大，可靠性高。这种结构通常称为镜象磁盘。构通常称为镜象磁盘。3RAID3阵列中有一台驱动器用作奇偶校验盘。并行传送。这种结构适合阵列中有一台驱动器用作奇偶校验盘。并行传送。这种结构适合用于每次存储数据量大的情况，例如科学计算等。用于每次存储数据量大的情况，例如科学计算等。4RAID5阵列采取奇偶校验，但没有专用的驱动器，而是将校验位按要求阵列采取奇偶校验，但没有专用的驱动器，而是将校验位按要求写到阵列中的某一台驱动器上。采取并行传送。这种结构适合每次存取数据写到阵列中的某一台驱动器上。采取并行传送。这种结构适合每次存取数据量小的情况，

6、例如事务处理。量小的情况，例如事务处理。5RAID0+1（也称（也称RAID10）阵列中一半的驱动器采取）阵列中一半的驱动器采取RAID0的结构，可以的结构，可以并行传送来提高数据传输率。另一半则是前面提到的镜象磁盘，即是并行传送来提高数据传输率。另一半则是前面提到的镜象磁盘，即是RAID1。这样可以有很高的可靠性。这样可以有很高的可靠性。6其他阵列类型：基于软件的其他阵列类型：基于软件的RAID技术及部分厂家提出的类型。技术及部分厂家提出的类型。Hot Spare全局全局 Hot SpareSet 1Set 2本地本地 Hot SpareSet 1Set 2Hot SpareHot Spar

7、e 具有 自动复制+替换 功能2 GB9 GB9 GB 添加的驱动器添加的驱动器物物 理理 驱动器驱动器Logical 09 GB9 GB18 GB RAID 527 GB RAID 5看起来好像看起来好像“新建的新建的”RAID设置设置DWDM阵列存储阵列存储光盘存储光盘存储磁带存储磁带存储数据迁移数据迁移数据备份及恢复：磁带、光盘、阵列数据备份及恢复：磁带、光盘、阵列数据复制数据复制:本地镜像、远程镜像本地镜像、远程镜像高可用高可用:集群，双机容错、容错系统集群，双机容错、容错系统高性能存储高性能存储海量存储海量存储容灾容灾高性能高性能存储管理存储管理存储设备存储设备存储交换设备存储交换设

8、备VeritasStoreAgeFalconStorDataCoreJBOD厂商厂商BrocadeVixelCiscoNishanMcDataInrangeEMCHDSIBMSUNSANRADDotHillStoneFlyFibreStreamHPSTKADICFujitonLSIDellRAID 厂商厂商NetAppPROCOM其他品牌其他品牌HBATAPE 厂商厂商DotHillEDI国内品牌国内品牌 HDSLightning 9900 VLightning 9900 V IBMESS（大鲨鱼、银鲨、小鲨鱼）（大鲨鱼、银鲨、小鲨鱼）EMCSymmetrix DMX 800/1000/200

9、0/SUN HP HDS：Lightning 9570/9580/9585 V IBM：FASt T600/T700/T900 EMC/DELL：Clariion CX300/500/700 SUN:SE6900 HP:EVA 3000/5000 LSI:E 4600/E5600 Xiotech、DDN 部分大厂的低端产品线部分大厂的低端产品线台湾及部分美国阵列厂商台湾及部分美国阵列厂商国内贴牌厂商国内贴牌厂商国内自己组装国内自己组装VERITASNetBackup DataCenterBackup Exec Legato NetWorkerBakBone NetVaultCA BrightS

10、torTivoli Storage ManagerHP OmniBack VERITAS Storage Migrator Legato NetWorker HSM Tivoli Space Manger OTG DiskXtender Tivoli SANergy VERITAS SANPoint Direct ADIC Centravision SGI CXFS Transoft FibreNet ATTO StudioNet VERITAS Dynamic Multi-Path(DMP)IBM SubSytem Device(SDD)Compaq Secure Path EMC Powe

11、rPath HDS Dynamic Link Manger HP Auto Path Virtual Array for xp Xiotech REDI Path JNI Zentai HBA Qlogic Qldirect Microsoft Cluster Server(MSCS)VERITAS Cluster Server(VCS)Legato Automated Availability Manager(LAAM)Sun Cluster Novell Cluster Service IBM HACMP HP MCService Guard Compaq TrueCluster Comp

12、aq OpenVMS Cluster 其他其他EMC SRDF/MirrorViewHDS Nanocopy/TrueCopyVERITAS Volume Manager/Volume Replicator/Storage ReplicatorLegato RepliStorIBM Peer-to-Peer-Copy(PPRC)/Extended Remote Copy(XRC)SUN StorEdge Availability Suite-Remote Mirroring Software/Point-in-time Copy/SUN StorEdge Network Data Replic

13、atorCompaq Virtual Replicator/Data Replication ManagerHP Continuous Access Xp&Xp Extension/Business Copy XPXiotech Real Time Data Intelligent(REDI)Copy/SAN Link Replicator DAS-Direct Attached Storage NAS-Network Attached Storage SAN-Storage Area Networks iSCSI&IP SANs 直接与服务器连接的存储系统直接与服务器连接的存储系统 通过通过

14、SCSI或或FC接口连接接口连接 服务器为核心，不直接连入网络服务器为核心，不直接连入网络 SCSIFCSCSI-to-SCSISCSI-to-IDEFC-to-SCSIFC-to-FC服务器阵列 SCSI服务器磁带机光盘库DDSDLTAITLTODVD-RAM光盘库光盘库MO光盘库光盘库CD&DVD库库光盘镜像服务器光盘镜像服务器(NAS)Disk CERP ServerDisk BExchange ServerDisk AFile Server 优点优点 低费用低费用使用简单使用简单容易安装容易安装价格相对较低价格相对较低缺点缺点v不能共享不能共享v连接距离有限连接距离有限 v升级困难升级

15、困难v缺乏较好的高可用性缺乏较好的高可用性v维护复杂维护复杂 适宜于小型机构的存储解决方案适宜于小型机构的存储解决方案“Network Attached Storage”一个经过特殊优化的，在混合网络环境中提供文件服务的设备。NAS直接连接到网络中，直接为client提供存储服务。其软件经过高度的优化其软件经过高度的优化 直接连接到网络，安装和管理过程简单，无网络中断,安装快捷 无需安装其它操作系统 利用网络协议及IP 地址 NAS能为我们做什么？能为我们做什么？在文件服务器上能实现的任何功能，NAS都能实现 在不同的网络平台间共享数据（数据的集中管理）备份个人电脑和便携式电脑中的数据 为您的

16、服务器数据提供一个随时可以访问的备份 从防火墙缓冲数据 为您的WEB服务器和Email服务器提供存储空间通过通过LAN直接接入网络的存储系统。直接接入网络的存储系统。CERNET/INTERNET 一号教学楼办公楼移动办公人员学生家长查阅PSTN远程教学二号教学楼节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机网 管工作站应用服务器群 图书馆实验楼INTERNET、MAILDNS服务器等路由器POP 4500中心交换机1GB EthernetCatalyst 6509城域网信息中心城域网信息中心Catalyst 35/29 SerialINTERNET电信宽带电信宽带IPIP1GB Ethe

17、rnet本地资源服务器教育局各科室教育局及市区学校教育局及市区学校服务器群POP 4000POP 4500 NAS-引领存储潮流的技术引领存储潮流的技术二中大学小Work with:NFS=Network File SystemCIFS=Common Internet File SystemIPNetworkNAS Controller Hosts Disk subsystem SharedInformation 优点 容易安装，维护简单共享数据跨平台文件共享远程访问减轻服务器负担充分利用网络带宽缺点v不适合数据库存储v孤立的存储设备v传输速率低成为瓶颈 主要适宜于文件存储的解决方案主要适宜于

18、文件存储的解决方案Fibre Channel有三种拓扑结构有三种拓扑结构:点对点点对点(Point-to-Point)两个设备之间互连两个设备之间互连仲裁环仲裁环(Arbitrated Loop)最多支持最多支持126个设备互连，形成一个仲裁环个设备互连，形成一个仲裁环 交换式交换式Fabric(Switch Fabric)最多最多1千千6百万个设备互连百万个设备互连nFibre Channel（FC）技术标准是）技术标准是1994年由年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信的网络技术。兆位数据传输通信的网络技术。点对点点对点仅仅 2 个设备个设备

19、仲裁环仲裁环最多最多 126 个设备个设备交换式交换式FCFC网络（网络（FabricFabric）最多最多 1600万个设备万个设备独立于独立于LANLAN的服务器后端存储的服务器后端存储专用网络专用网络主要利用主要利用Fibre Channel Fibre Channel protocolprotocol（光纤通道协议），（光纤通道协议），通过通过FCFC交换机建立起与服务器交换机建立起与服务器和存储设备之间的直接连接和存储设备之间的直接连接100MB/S100MB/S、200MB/S200MB/S、400MB/S400MB/S的速率消除了带宽上的速率消除了带宽上的瓶颈的瓶颈客户机LAN(

20、局域网局域网)广域网广域网存储区域网存储区域网（第二网第二网）Fabric=第二网第二网“Fabric”是一个由智能光纤通道交换机构成并具有良好系统设计的高智能网络,。可以提供企业级的性能、扩展能力、可管理能力、可靠性和高可用能力，我们称之为：SAN服务器存储子系统第一网第一网卓越的性能卓越的性能跨越平台跨越平台中型的中型的SAN网络网络企业级的应用企业级的应用 巨大的存储资源巨大的存储资源远程存储远程存储存储核心网络存储核心网络入门级别入门级别取代传统方式取代传统方式Fiber Channel SwitchesDiskArray 线缆（光纤或铜线）线缆（光纤或铜线）FC HBA、GBIC、&

21、MIA FC HUB/交换机交换机 数据网关数据网关 服务器服务器存储管理软件存储管理软件:Tivoli SANergy VERITAS SANPoint Direct ADIC Centravision SGI CXFS Transoft FibreNet ATTO StudioNet存储系统存储系统 RAID，JBOD 磁带存储设备磁带存储设备 光存储设备光存储设备 内部运行内部运行Fabric拓扑拓扑每端口独占每端口独占100MB/S、200MB/S带宽带宽SAN的核心设备的核心设备n提供服务器或工作站连接到存储网络的接口提供服务器或工作站连接到存储网络的接口n铜介质铜介质/光介质支持光

22、介质支持（可以是双口）（可以是双口）n目前提供的带宽指标目前提供的带宽指标:1G&2Gn仲裁环仲裁环/Fabric 支持支持n支持的总线支持的总线:PCI,HSC,SBUSn厂商厂商:JNI,Emulex,QlogicnAdaptec,LSI,Mylex 直接接入存储网络直接接入存储网络 RAID 磁盘阵列磁盘阵列 JBOD 磁盘组磁盘组 磁带设备磁带设备 主要用于备份和恢复主要用于备份和恢复 光介质设备光介质设备 主要用于主要用于HSM（Hierarchical Storage Management）v LanFree Backupv ServerLess Backupv 集群（可实现多节点

23、）集群（可实现多节点）v 服务器服务器/应用系统存储整合应用系统存储整合v 异地灾备异地灾备v 同步与异步镜像同步与异步镜像v 分级存储（分级存储（HSM）超越超越 SCSI的局限性的局限性(驱动器数驱动器数,传输速度传输速度,传输距离传输距离)更容易地存储和共享数据及资源更容易地存储和共享数据及资源Advanced Operations 对存储资源的集中管理对存储资源的集中管理 LAN-free 和和 Server-less backup 远程镜像远程镜像LANSolarisLinuxNTAIXFC SwitchSCSI over FCDASDirect Attached StorageNA

24、SNetwork Attached StorageSANStorage Area NetworkGbit Ethernet操操 作作 系系 统统千兆网卡或千兆网卡或 iSCSI HBA 主主 机机文文 件件 系系 统统iSCSI 设备驱动设备驱动FC or SCSI 存储存储设备设备iSCSI 交换机交换机将将iSCSI包转换成标准包转换成标准SCSI命令命令与物理存储设备间进行数据的传输及交换与物理存储设备间进行数据的传输及交换iSCSI 协议经由协议经由TCP/IP协议栈（在协议栈（在IP之之上的第四层上的第四层）传送本地）传送本地SCSI命令命令及数据。及数据。通过通过iSCSI协议，标

25、准的协议，标准的SCSI命令和数命令和数据将被封装成一个以据将被封装成一个以iSCSI头在先的连续头在先的连续字节串，该字节串被送到字节串，该字节串被送到TCP/IP层，并层，并被分解成适合网络传输的数据组后，交给被分解成适合网络传输的数据组后，交给主机和适用与主机和适用与iSCSI协议的存储设备协议的存储设备如果发出一个读数据的请求，则从物理如果发出一个读数据的请求，则从物理磁盘中检索出数据，将其重新封装成磁盘中检索出数据，将其重新封装成iSCSI字节串后送到提出请求的主机字节串后送到提出请求的主机整个过称对用户和文件系统是透明的整个过称对用户和文件系统是透明的核心内容：核心内容：iSCSI

26、是是IETF提出的经提出的经TCP/IP/以太网传送以太网传送SCSI指令的协议指令的协议Hosts IPNetworkClients 存储设备存储设备 优点 可连接性能超群，基于现有以太网络架构，可自然扩充到LAN、MAN、WAN，是远程数据传输的最佳方案。提供与FC同级别的高可用可加强的性能及高可用性、扩展性虚拟存储与集中管理，易于整合低整体成本超远传输距离，未来万兆以太网的前景缺点v不低的先期成本投入v协议尚未最后定稿v目前带宽依然还不如FC通道 基于文件和数据块的高中端存储解决方案iSCSI V SwitchD is k s ys te mD is k s ys te mD is k s ys te mD is k s ys te mEthernetClientsClientsServer演讲完毕，谢谢观看！