《舟存储基本知识》PPT课件

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1、目目 录录 数据存储的发展状况数据存储的发展状况 RAIDRAID技术介绍技术介绍 磁盘阵列柜介绍磁盘阵列柜介绍 存储类型介绍存储类型介绍 小测试小测试磁盘阵列技术基础知识培训磁盘阵列技术基础知识培训五舟科技五舟科技 罗明阳罗明阳 数据存储的发展状况数据存储的发展状况数据存储的发展状况数据存储的发展状况在过去的十几年来 计算机CPU处理速度提高了几十倍；硬盘容量和对存储的需求提高了上百倍；与此同时，硬盘的速度只提高了3-4倍；电子化的数据的重要性越来越高，甚至会影响到企业的生存；数据存储的发展现状在过去的十几年来 计算机CPU处理速度提高了几十倍；硬盘容量和对存储的需求提高了上百倍；与此同时，

2、硬盘的速度只提高了3-4倍；电子化的数据的重要性越来越高，甚至会影响到企业的生存；数据存储的发展现状单个硬盘容量增长迅速，但还是不能满足需求多媒体、高清晰图像、高清视频、大量纸质文档的电子化使得存储需求的增长远高过硬盘容量的增长；硬盘的速度已成为计算机系统的瓶颈由于计算机其它部件的性能增长远快过硬盘的性能增长，硬盘实际上已经成为影响计算机系统速度的主要原因；硬盘容量的增加导致数据丢失的可能性增大单个硬盘上存放的资料越来越多，一旦硬盘出现物理故障，数据的损失会比以前更大；以上这些问题，我们需要依靠数据存储技术的发展来解决。数据存储面临的问题冗余磁盘阵列（RAID）技术使大数据量快速存储成为可能，

3、而且具有硬件容错的能力；光纤通道技术构成了存储网络（SAN），提供远距离和异地存储的优势，并且使得容量的扩充更加简单方便；iSCSI 技术的发展扩充了SAN（IP-SAN）的概念，为用户提供了廉价的SAN解决方案，而随着以太网技术的迅猛发展，iSCSI的成本和性能优势必将更加明显；数据存储发展的技术基础RAIDRAID技术介绍技术介绍数据存储需要解决的问题：RAID技术1、大容量、大容量2、高安全、高安全3、高性能、高性能RAID技术可以同时解决数据存储中的三个主要问题，但不同的客户需求会有不同的侧重点，因此从应用的角度，我们认为存储市场基本上可以划分为这三大类；磁盘阵列和磁盘阵列柜磁盘阵列和

4、磁盘阵列柜 磁盘阵列：一般称RAID，是一种硬盘组合的技术，后面会详细介绍其功能和原理；磁盘阵列柜：是一种以RAID技术为基础的存储硬件产品，简称盘阵，是最主要的存储设备；RAID RAID 概念概念 名词解释：什么是名词解释：什么是RAIDRAIDRAIDRAID是英文是英文Redundant Array of Independent DisksRedundant Array of Independent Disks的缩写，意思是的缩写，意思是“独立独立磁盘冗余阵列磁盘冗余阵列”，有时也简称磁盘阵列（，有时也简称磁盘阵列（Disk ArrayDisk Array）；）；RAIDRAID是一种

5、把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个逻辑硬盘，从而提供比单个硬盘更高的存储性能并能提供数据容错功能；逻辑硬盘，从而提供比单个硬盘更高的存储性能并能提供数据容错功能；组成磁盘阵列的不同方式称为组成磁盘阵列的不同方式称为RAIDRAID级别，不同的级别，不同的RAIDRAID级别有不同的读写性能级别有不同的读写性能和不同的容错性；和不同的容错性；RAIDRAID中的数据容错是指在中的数据容错是指在RAIDRAID中的部分硬盘损坏后，利用中的部分硬盘损坏后，利用RAIDRAID校验信息可以校验信息可以从其它完好的硬盘中

6、将数据恢复回来，从而保障了用户数据的安全性；从其它完好的硬盘中将数据恢复回来，从而保障了用户数据的安全性；在用户端看来，在用户端看来，RAIDRAID组成的磁盘组就是一个硬盘组成的磁盘组就是一个硬盘，用户可以对它进行分区，用户可以对它进行分区，格式化等等，操作与单个硬盘一模一样格式化等等，操作与单个硬盘一模一样,但是读写的速度比单个硬盘要快很但是读写的速度比单个硬盘要快很多，而且具有硬件容错的能力。多，而且具有硬件容错的能力。RAID研制目的:1、组合小的磁盘来合成大的单个磁盘2、部分磁盘失效时不会使对数据的访问受损失3、提高数据存取的速度RAID RAID 研制目的研制目的RAID RAID

7、 工作模式工作模式对RAID进行写入操作时，数据并不是按照硬盘的排列顺序逐个写满，而是每一份数据都会被分成很小的数据块，同时向RAID中的所有硬盘写入，所有硬盘都同时运转，因此RAID的硬盘转速相当于多块硬盘转速之和，克服了硬盘物理转速的限制，所以RAID的速度比单个硬盘要快得多；对RAID的读操作和写操作的原理类似，同样是多块硬盘同时运转；这样就会存在一个问题，在RAID中每块硬盘上的数据都是不完整的(RAID 1除外)，任何一块硬盘上的数据丢失就会导致整个RAID的数据无法使用；因此在RAID中，如果因硬盘损坏导致数据丢失，丢失的就是RAID中的全部数据，而不是部分，因此RAID对硬盘损坏

8、的容错性是相当关键的功能，不同的RAID等级有不同的容错能力。常用常用RAIDRAID等级介绍等级介绍 常用RAID等级有0、1、5、6，后面会逐一介绍；其它还有RAID 3、4、10、30、50、60等，由于使用较少，在此不做具体讲解；1042614357891011131512SCSI卡RAID控制器RAID 0没有校验信息，任何一块硬盘出现故障时数据将没有校验信息，任何一块硬盘出现故障时数据将无法恢复无法恢复RAID 0介绍RAID中所有数据丢失中所有数据丢失RAID 0硬盘空间利用率为硬盘空间利用率为100%，利用率和速度都是最高的，利用率和速度都是最高的大的影像图形处理的暂存过程（电

9、视台非编系统等）代理服务器的暂存硬盘多媒体的应用（VOD等）主要在一些特定的环境，目前应用较少RAID 0RAID 0可用于需要最高的读写速度，并且数据的重要性不高的环境，其速度和硬盘空间的利用率是所有RAID级别中最高的，是用于数据暂存（处理过程中数据的临时存储）的最佳选择。RAID 0应用环境11443322RAID控制器RAID 1介绍RAID为两块硬盘数据完全镜像，每一个硬盘的数据都是完整的，为两块硬盘数据完全镜像，每一个硬盘的数据都是完整的，任何一块出故障数据都不会丢失。任何一块出故障数据都不会丢失。数据不损失数据不损失RAID 1只能由只能由2块硬盘组成，硬盘空间利用率为块硬盘组成

10、，硬盘空间利用率为50%，读的，读的性能较高，写的性能较低性能较高，写的性能较低RAID 1RAID 1数据完全地镜象，用于需要高速访问和完全冗余数据，并且对容量要求不是太大的环境。应用于中小型数据库文件服务器双机系统服务器的操作系统盘应用RAID 1较多RAID 1应用环境1032p210p1456p378911p4RAID 5介绍SCSI卡RAID控制器RAID 5中每个硬盘上除了数据以外，还有校验信息，中每个硬盘上除了数据以外，还有校验信息，RAID 5的校验信息的校验信息平均分散到各个硬盘上面，其中平均分散到各个硬盘上面，其中任何一块硬盘损坏时任何一块硬盘损坏时，RAID 5可通过校验

11、可通过校验信息和其它硬盘上的信息计算出坏盘上的数据，信息和其它硬盘上的信息计算出坏盘上的数据，RAID中的中的数据不受损失。数据不受损失。数据不损失数据不损失RAID 5至少需要至少需要3块硬盘，硬盘空间利用率为（块硬盘，硬盘空间利用率为（N-1）/NRAID 5RAID 5在硬盘空间利用率、性能、容错性之间取得了一个比较好的平衡，各种环境下都可以使用适合用于数据库适合于绝大部分使用环境是目前最主要使用的RAID级别RAID 5应用环境RAID 6介绍RAID 6跟跟RAID 5的原理类似，但多了一份校验数据，可以在的原理类似，但多了一份校验数据，可以在两块硬盘两块硬盘同时故障同时故障的情况下

12、保证数据完整。的情况下保证数据完整。RAID 6需要至少需要至少4块硬盘，硬盘空间利用率为（块硬盘，硬盘空间利用率为（N-2）/N102poQ17Qop13p2Q2456p3Q3数据不损失数据不损失SCSI卡RAID控制器RAID 6RAID 6RAID 6的容错性能比RAID 5更高，在廉价、大容量的SATA硬盘应用越来越多的情况下，RAID 6的支持越来越成为一种必要。适合用于数据库适合于绝大部分使用环境在SATA阵列中强烈建议使用RAID 6RAID 6的性能比的性能比RAID 5要低，跟要低，跟CPU的类型有关，有时相差会比较大的类型有关，有时相差会比较大Intel 80331 存储专

13、用存储专用CPU内置了内置了RAID 6处理引擎，对处理引擎，对RAID 6的处的处理性能非常高，接近于理性能非常高，接近于RAID 5的处理速度的处理速度RAID 6应用环境常见常见RAID级别的容错能力和空间利用率级别的容错能力和空间利用率注：注：RAID3、5、6的硬盘空间利用率随硬盘数的增加而增加的硬盘空间利用率随硬盘数的增加而增加RAIDRAID级别级别描述描述速度速度容错性能容错性能使用率使用率 RAID 0 RAID 0（2D2D）磁盘分段读写性能最高无100%RAID 1RAID 1（2D2D）磁盘镜像读的性能提高有（允许单个磁盘错）50%RAID 3RAID 3（3D3D）磁

14、盘分段加专用奇偶校验盘磁盘并行输入/出有（允许单个磁盘错）66%RAID 5RAID 5（4D4D）磁盘分段加奇偶校验，校验信息分布在各磁盘磁盘并行输入/出比RAID 0稍慢有（允许单个磁盘错）75%RAID 6 RAID 6（4D4D）磁盘分段加两份奇偶校验，校验信息分布在各磁盘磁盘并行输入/出比RAID 0、RAID 5慢有（允许两个磁盘错）50%RAID 10RAID 10（4D4D）将每两块硬盘做成RAID 1，再将两组RAID 1做成RAID 0磁盘并行输入/出有（允许多个磁盘错）50%磁盘阵列柜介绍磁盘阵列柜介绍 什么是磁盘阵列柜什么是磁盘阵列柜 通俗的讲，磁盘阵列柜就是多个硬盘的

15、”集装箱”，在磁盘阵列柜内部集成了许多硬盘的接口，可以安装多块硬盘，简称“盘阵”；通过内部的控制器进行控制，可以做各种级别的RAID，同时提供与电脑主机的接口，用于连接各种电脑主机；某些“盘阵”产品内部没有控制器，而是通过插在主机里面的RAID卡来实现RAID功能和进行数据的I/O操作，这类产品在性能和可靠性方面有一定的缺陷。磁盘阵列柜的结构及一般特点磁盘阵列柜的结构及一般特点有独立的控制器管理硬盘 支持常用RAID（0、1、5等）支持热拔插硬盘和电源提供标准的接口，支持多种主机连接支持多种操作系统平台有完善的系统检测与报警功能热拔插硬盘冗余可热拔插电源标准的SCSI接口/FC接口RS-232

16、管理口控制器冗余可热拔插风扇主要部件主要部件-控制器控制器 控制器-盘阵的核心组成:CPU，内存，通道，控制程序功能:控制磁盘阵列运行 (1)处理I/O操作 (2)实现容错(RAID的处理)(3)I/O数据缓冲 (4)管理、监控 是硬盘与控制器之间的桥梁，两端分别连接到硬盘和控制器上；硬盘的接入应采用热拔插形式，以便在不停机的情况下，更换坏的硬盘；SCSI地址的设置应与硬盘本身无关；具有获取硬盘运行状态的能力；SCSI通道-连接磁盘的部件主要部件主要部件-SCSISCSI通道通道盘阵的主机接口类型一般有三种：1 1、SCSISCSI：主要部件主要部件-主机接口主机接口主机接口-与主机连接的接口

17、2 2、FC(FC(光纤通道光纤通道)：3 3、以太网口：、以太网口：SCSI是 Apple、PC、UNIX 等系统的电脑用来连接外围设备的一种并行接口标准，最大连接距离为12M；目前SCSI的主流是Ultra 320(320MB/s)，较早期的为Ultra 160(160MB/s)；SCSI是在存储产品中应用最广泛的主机接口类型，大部分的中低端盘阵产品都采用SCSI主机接口；注：这里的320MB和160MB是按字节计算，而在网络速度的表示中一般都用的是位(bit)，1字节=8位SCSISCSI接口简介接口简介FC（Fiber Chanel光纤通道）是一种主要使用光纤介质的数据传输技术，用于计

18、算机设备之间的数据传输，连接距离可达10KM（不用中继设备）；FC通道的主流速度为2 Gb/s和4Gb/s；光纤通道的主要特性有：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等；是构成FC-SAN结构的基础，目前高端的存储系统大多采用FC的设备；注：小写的b表示位(bit)，1字节=8位FCFC接口简介接口简介 以太网口在存储设备中的以太网接口主要用于两种用途：NAS和IP-SAN；NAS是一种网络文件服务器；IP-SAN是将SCSI的数据流通过IP网络进行传输，构成类似于FC-SAN的存储专用网络，目前主要的IP-SAN类型是iSCSI；在iSCSI设备中一般都采用GBE，即千兆以太网卡；以

19、太网接口简介以太网接口简介以太网速的表示都是以bit/s为单位 可用于磁盘阵列的硬盘有以下种类可用于磁盘阵列的硬盘有以下种类：-IDE-IDE：早期的PC机硬盘，正在逐渐被SATA代替，用于盘阵的已经很少；-SCSI-SCSI：广泛用于服务器的硬盘，技术成熟，对于小数据块的处理性能较高，不过正逐渐被SAS硬盘代替；-SATA-SATA：目前低端存储中的主流硬盘类型，也是PC机中的主流硬盘，技术发展很快，价格便宜，性能和可靠性比SCSI和FC低；-SAS-SAS：SCSI的替代产品，目前在盘阵上应用还比较少，主要在一些服务器上使用；-FC-FC：FC硬盘是高端的硬盘，速度快而且稳定，价格最高，用

20、于中高端盘阵中；各种不同的硬盘有相应的盘阵对应，一般情况下，盘阵的类型与硬盘是相对应的，不能混用；硬盘类型硬盘类型存储类型介绍存储类型介绍 直连存储DAS(Direct-Attached Storage)存储区域网络SAN(Storage Area Network)网络存储系统NAS(Network-Attached Storage)以上三种存储类型主要区别在于存储设备与主机连接的方式(主机访问存储设备的方式)，存储设备内部都是以RAID技术为基础。存储类型介绍DASDASDAS（Direct Attached Storage）DAS即直连方式存储，在这种方式中，存储设备是通过电缆（通常是SC

21、SI接口电缆）直连到服务器的，I/O（输入/输入）请求直接发送到存储设备；DAS依赖于服务器，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，对于服务器来说，DAS就相当于一个本地硬盘，对其操作跟本地硬盘完全一样；DASDAS服务器与DAS设备通过SCSI线连接，服务器象对本地硬盘一样对DAS设备进行操作，客户机通过服务器访问DAS设备。DASDAS DAS是最传统的存储方式，技术成熟，稳定可靠，目前在中低端市场还是主流；DAS的缺点在于：-连接距离太短SCSI最大连接距离只有12M；-可连接的设备数太少一般SCSI接口的盘阵只有两个SCSI接口（最多连接两台主机），而服务器端的SCSI接口数也不

22、会太多，连接的设备总数非常有限（每个SCSI接口只能连接一台设备）；SANSAN SAN（Storage Area Network）即存储区域网络。它是一种通过集线器、路由器、交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速存储专用子网；SAN包括：FC-SAN和IP-SAN(iSCSI)；FC-SANFC-SANFC-SAN是以光纤为传输介质的存储专用网络，在该网络中传输的是FC协议，与以太网不兼容，FC-SAN所采用的交换机、路由器等设备都是专用的FC设备，不能与以太网的设备互换使用，但光纤线和某些光纤接口模块与光纤以太网所用的是兼容的；FC-SAN是当今最为昂贵和复杂

23、的存储架构，需要在硬件、软件和人员培训方面进行大量投资，但其传输距离远、速度快、性能稳定、可连接的设备多而且扩容方便，对于要求高性能和高扩展性的应用环境，FC-SAN是首选；FC-SAN网络中都是采用与以太网不同的设备，完全独立于以太网，有时也被称为“第二交换网”FC-SANFC-SANIP-SANIP-SAN（iSCSIiSCSI）iSCSI（Internet SCSI）:iSCSI是基于IP协议的技术标准，是允许网络在TCP/IP协议上传输SCSI命令的新协议，实现了SCSI和TCP/IP协议的连接；iSCSI允许用户通过TCP/IP网络来构建存储区域网（SAN），对于以局域网为网络环境的

24、用户来说，它只需要不多的投资，就可以构建一个SAN环境，解决了传统FC-SAN高成本的问题；但iSCSI的性能远远低于FC-SAN，因此不能用于对性能要求太高的的环境，但远程存储、远程容灾、高扩展性等方面的优势与FC-SAN是一样的，随着10G以太网的发展，iSCSI应该会有很好的发展前景；IP-SANIP-SAN（iSCSIiSCSI）iSCSI网络与FC-SAN的结构基本一致，但可以用以太网的交换设备来连接，设备的投资低很多，但传输速度也差很多。NASNASNAS(Network Attached Storage)网络附加存储，按字面意思说就是连接在网络上,具备资料存储功能的设备；NAS是

25、一种专业的网络文件存储及文件备份设备，它是基于LAN（局域网）的，按照TCP/IP协议进行通信，以文件的方式进行数据传输；一个NAS系统包括处理器，文件服务管理模块和多个硬盘驱动器(用于数据的存储)；NAS是网络技术在存储领域的延伸和发展，数据以文件的形式按照网络协议在客户机与存储设备之间流动，它可以利用NFS实现异构平台的客户机对数据的共享；简单点说，简单点说，NASNAS可以被看作是一台文件服务器可以被看作是一台文件服务器；网络上的所有电脑都可以直接访问NAS，NAS通过内置的网络操作系统管理磁盘，对windows客户端来说，NAS就是网络上的一个共享目录.NASNASNASNAS NAS上的主要协议是CIFS和NFS，即网络文件系统，在客户端表现为网络上的一个共享目录（windows系统），它只适合于文件存取；一般来说，软件都不能安装在NAS上面，部分软件可以安装在NAS上面，但性能会比较差；几种存储类型的简单比较几种存储类型的简单比较存储类型成本距离性能扩充性DAS中等短（12M）中等低FC-SAN高长（10KM）高高iSCSI中等最长（IP网络）较低高NAS较低较长（局域网）低高谢谢观看!