[计算机软件及应用]存储基础知识.ppt

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1、8/10/20222存储分类封闭系统的存储开放系统的存储内置存储外挂存储Direct-Attached Storage直接式存储（DAS）Fabric-Attached Storage网络存储（FAS）Network-Attached Storage网络接入存储（NAS） Storage Area Network存储区域网络（SAN）8/10/20223DAS/SAN/NAS组网示意图4DAS（Direct Attachment Storage）直接连接存储直接连接存储：存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接连到服务器的。 I/O请求直接发送到存储设备应用应用服务器服务器Block

2、I/OSCSI协议协议StorageStorageDAS8/10/20225典型DAS结构6DAS分析l连接简单集成在服务器内部；点到点的连集成在服务器内部；点到点的连接；距离短；接；距离短；安装技术要求不高安装技术要求不高l低成本需求SCSISCSI总线成本低总线成本低l较好的性能l通用的解决方案DASDAS的投资低，绝大多数应用可的投资低，绝大多数应用可以接受以接受DASDAS优势优势l有限的扩展性SCSISCSI总线的距离最大总线的距离最大2525米；最多米；最多1515个设备个设备l专属的连接空间资源无法与其他服务器共享空间资源无法与其他服务器共享l备份和数据保护备份到与服务器直连的磁

3、带设备上备份到与服务器直连的磁带设备上硬件失败将导致更高的恢复成本硬件失败将导致更高的恢复成本lTCO（总拥有成本高）存储容量的加大导致管理成本上升存储容量的加大导致管理成本上升存储使用效率低存储使用效率低DASDAS劣势劣势7NAS（Network Attachment Storage）应用应用服务器服务器File I/OIP协议协议NAS网络连接存储网络连接存储：存储设备连接到现有的网络上，提供数据和文件服务8/10/20228典型NAS结构9NAS的优势l资源共享l构架于IP网络之上l部署简单l较好的扩展性l异构环境下的文件共享l易于管理l备份方案简单l低的TCONASNAS优势优势l扩

4、展性有限l一些应用会占用带宽资源l不适应某些数据库的应用NASNAS劣势劣势10SAN（Storage Area Network）应用应用服务器服务器Block I/OFCP协议协议SAN存储区域网络：存储区域网络：它是一个用在服务器和存储资源之间的、专用的、高性能的网络体系。它为实现大量原始数据的传输而进行了专门的优化。8/10/202211典型SAN结构12SAN的优势l实现存储介质的共享l非常好的扩展性l易于数据备份和恢复实现备份磁带共享实现备份磁带共享LAN FreeLAN Free和和Server FreeServer Freel高性能l支持服务器群集技术l容灾手段l低的TCOSAN

5、SAN优势优势l成本较高需要专用的连接设备如需要专用的连接设备如FCFC交换机交换机以及以及HBAHBAlSAN孤岛l技术较为复杂需要专业的技术人员维护需要专业的技术人员维护SANSAN劣势劣势8/10/202213DAS/NAS/SAN三种形态比较8/10/2022目 录 存储组网形态 主要协议 RAID 磁盘热备与重构 快照与复制 数据分级存储概念15 存储传输的硬件通道有三种： 传输通道通过以太网线连接通过SCSI线缆连接通过光纤线缆连接 iSCSI HBA CardiSCSI 磁盘阵列SCSI HBA CardSCSI 磁盘阵列FC HBA CardFC磁盘阵列以太网线SCSI线缆光纤

6、线缆主机GE Card8/10/202216SCSI协议SCSI是小型计算机系统接口（Small Computer System Interface）的简称，主要用于高端系统的连接，现在已完全普及到了小型机及高端服务器。SCSI存储是以主机为中心的；一条SCSI总线上可以串接多台不同类型的设备。SCSISCSI协议协议可以划分为SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3，最新的为SCSI-3，也是目前应用最广泛的SCSI版本。 属于SCSI-3 的 Ultra 320 SCSI 的最高数据传输率已经达到了320MB/s。iSCSIiSCSI协议的分层结构协议的分层结构FCFC协议的分层结构协议的

7、分层结构iSCSI和和FC协议层次比较协议层次比较8/10/202218目 录 存储组网形态 主要协议 RAID 磁盘热备与重构 快照与复制 数据分级存储概念19RAID简介 RAID是廉价冗余磁盘阵列(Redundant Array of Inexpensive Disks) 的简称20RAID0 ：Striped Disk Array without Fault Tolerance( 没有容错设计的条带磁盘阵列，以条带形式将RAID阵列的数据均匀分布在各个阵列中。总容量=(磁盘数量)*(磁盘容量)RAID0（一）（一）21RAID0（二）（二）22RAID 1 ：以镜像作为冗余手段，虚拟磁

8、盘中的数据有多个拷贝，放在成员磁盘上。总容量=(磁盘数量 / 2)*(磁盘容量) RAID1（一）（一）23RAID1（二）（二）24 RAID3 (条带分布+专用盘校验)：以xor校验为冗余方式，使用专门的磁盘存放校验数据， 虚拟磁盘上的数据块被分为更小的数据块并行传输到各个成员物理磁盘上 ，同时计算出xor校验数据存放到校验磁盘上。总容量=(磁盘数量 -1)*(磁盘容量) RAID3（一）（一）25RAID3（二）（二）26RAID5 (条带技术+分布式校验)：以XOR检验为冗余方式，校验数据均匀分布在各个数据磁盘上，对各个数据磁盘的访问为异步操作。总容量总容量=(=(磁盘数磁盘数 -1)

9、 -1)* *( (磁盘容量磁盘容量) )RAID5（一）（一）A0A1A2A34PRITYC0C12PRITYC2C3B0B1B23PRITYB3D01PRITYD1D2D30PRITYE1E2E3E4A AB BCCD DE E27RAID5（二）（二）28RAID6（二）（二）29RAID10（二）（二）30RAID50（二）（二）8/10/2022目 录 存储组网形态 主要协议 RAID 磁盘热备与重构 快照与复制 数据分级存储概念8/10/202232u所谓热备份是在建立RAID磁盘阵列系统的时候，将其中一磁盘指定为热备磁盘，此热备磁盘在平常并不操作，当阵列中某一磁盘发生故障时，热备

10、磁盘便取代故障磁盘，并自动将故障磁盘的数据重构在热备磁盘上。u热备盘分为：全局热备盘和局部热备盘 全局热备盘：针对整个磁盘阵列，对阵列中所有RAID组起作用。 局部热备盘：只针对某一RAID组起作用。u因为反应快速，加上快取内存减少了磁盘的存取，所以数据重构很快即可完成，对系统的性能影响不大。对于要求不停机的大型数据处理中心或控制中心而言，热备份更是一项重要的功能，因为可避免晚间或无人守护时发生磁盘故障所引起的种种不便。热备（HotSpare）8/10/2022目 录 存储组网形态 主要协议 RAID 磁盘热备与重构 快照与复制 数据分级存储概念8/10/202234逻辑卷快照(snapsho

11、t)DEA C基本概念：Base Volume ：快照源卷Repository Volume ：快照仓储卷，保存快照源卷在快照过程中被修改以前的数据Snapshot Volume ：快照卷某一个时间点的逻辑卷映像：逻辑上相当于整个Base Volume的拷贝可将Sanpshot Volume分配给任何一台主机Snapshot Volume可读取、写入或拷贝存储空间需求需要相当于Base Volume 20%的额外空间用途文件、逻辑卷恢复备份、测试、数据分析等8/10/202235W R E P O S I T S N A P S H O T V O L UM B A S E V O L UM

12、E X Y Z R I T E S首先，在快照完成之前控制器是禁止对源卷进行写操作的。仓储卷默认是源卷大小的20%满足上面条件后，快照过程开始进行快照(snapshot)开始 8/10/202236最后一步我们源卷的原数据已经写到了仓储卷上 B A S V O E T S N A P S H O T V O L UMW R I E T E L UM S X Y Z快照卷的指针指到了新的数据位置源卷数据更新完毕8/10/2022目 录 存储组网形态 主要协议 RAID 磁盘热备与重构 快照与复制 数据分级存储概念38数据分级存储概念数据分级存储： 把数据存放在不同类别的存储设备（磁盘、磁盘阵列、光盘库、磁带）中，通过分级存储管理软件实现数据实体在存储设备之间的自动迁移。根据数据的访问频率、保留时间、容量、性能要求等因素确定最佳存储策略，从而控制数据迁移的规则。分级存储的优点： 最大限度地满足用户需求； 减少总体存储成本； 性能优化； 改善数据可用性； 数据迁移对应用透明。39分级存储的存储方式结束结束