第16章高可用性與網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)

1、緒論緒論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程王曉燕緒論緒論第第16章高可用性與網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)章高可用性與網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)16.1網(wǎng)絡(luò)可用性概述1可用性描述目標(biāo)：任何時(shí)候用戶需要數(shù)據(jù)和服務(wù)時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總能滿足用戶需求，即網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)可用。衡量標(biāo)準(zhǔn)（1）MTTR（Mean Time to Repair）:平均修復(fù)時(shí)間（2）MTBF(Mean Time Between Failure):平均故障間隔時(shí)間緒論緒論網(wǎng)絡(luò)的可用性可以用MTTR和MTBF的百分比來表示， 可用性=MTBF/(MTBF+MTTR)100%或者可用性=運(yùn)行時(shí)間/(運(yùn)行時(shí)間+宕機(jī)時(shí)間) )100%緒論緒論2可用性計(jì)算（1）連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的可用性

2、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的可用性=99.9%99.99%99.95%98%99.95%99.99%99.9%=93.8%緒論緒論2 冗余網(wǎng)絡(luò)的可用性計(jì)算鏈路ABC的可用性=99%97%98%=9401%（B+D）聯(lián)合可用性=1-（1-B的可用性）（1-D的可用性） =1-（1-0.97）（1-0.95）=99.85%ABCD的整體可用性=99%99.85%98%=96.9%緒論緒論結(jié)論：冗余可以提高網(wǎng)絡(luò)的可用性。緒論緒論16.1.2網(wǎng)絡(luò)高可用技術(shù)網(wǎng)絡(luò)高可用技術(shù)主要是通過冗余和備份實(shí)現(xiàn)的（1）傳輸介質(zhì)的高可用性（2）電源系統(tǒng)的高可用性（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可用性（4）存儲(chǔ)設(shè)備的高可用性（5）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高可用性緒論

3、緒論16.2電源系統(tǒng)的高可用性電源系統(tǒng)的高可用性1 浪涌保護(hù)器2UPS3發(fā)電機(jī)緒論緒論16.3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可用性網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高可用性交換機(jī)、路由器、防火墻。為了提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性，常用的辦法就是減少系統(tǒng)單點(diǎn)故障，增加冗余功能和設(shè)備。緒論緒論16.4RAIDRAID的中文名字為磁盤冗余陣列，顧名思義他是由磁盤組成陣列而成的。因此RAID需要至少由兩塊硬盤組成。RAID的基本想法就是把多個(gè)便宜的小磁盤組合到一起，成為一個(gè)磁盤組， 使性能達(dá)到或超過一個(gè)容量巨大、價(jià)格昂貴的磁盤。早期的RAID誕生初衷并不是為了數(shù)據(jù)的安全，而是為了提高硬盤的讀寫速度。RAID 0和RAID 1就是為了這個(gè)目的而定義的。

4、緒論緒論使用raid的好處(1)擴(kuò)容了存儲(chǔ)能力，多個(gè)硬盤組成更大的空間提供給服務(wù)器使用。(2)增強(qiáng)了速度 ，服務(wù)器可以在同一時(shí)間從多個(gè)硬盤上讀取數(shù)據(jù)。(3)可高效恢復(fù)磁盤，RAID提供了相當(dāng)高的數(shù)據(jù)冗余功能，可以保證數(shù)據(jù)的完整無缺。（4）與同等容量的磁盤相比，raid系統(tǒng)價(jià)格要低得多。緒論緒論2 raid級(jí)別與選擇目前最流行的是RAID 0，RAID 1，RAID 5。其中RAID1和RAID 5過多的用于保證數(shù)據(jù)的安全，最大程度的防止磁盤意外壞掉而丟失數(shù)據(jù)情況的發(fā)生。而RAID 0則是為了提高磁盤讀取的速度，他不提供任何數(shù)據(jù)備份和保障功能 緒論緒論 RAID 0又稱為又稱為Stripe或或S

5、triping，中文條帶，它代，中文條帶，它代表了所有表了所有RAID級(jí)別中最高的存儲(chǔ)性能。級(jí)別中最高的存儲(chǔ)性能。RAID 0提高提高存儲(chǔ)性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個(gè)磁盤上存存儲(chǔ)性能的原理是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分散到多個(gè)磁盤上存取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求就可以被多個(gè)磁盤并行的取，這樣，系統(tǒng)有數(shù)據(jù)請(qǐng)求就可以被多個(gè)磁盤并行的執(zhí)行，每個(gè)磁盤執(zhí)行屬于它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)請(qǐng)求。執(zhí)行，每個(gè)磁盤執(zhí)行屬于它自己的那部分?jǐn)?shù)據(jù)請(qǐng)求。這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯這種數(shù)據(jù)上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能著提高磁盤整體存取性能 。 緒論緒論緒論緒論 RAID 1，又稱鏡像方式，也

6、就是數(shù)據(jù)的冗余。在整個(gè)鏡像過，又稱鏡像方式，也就是數(shù)據(jù)的冗余。在整個(gè)鏡像過程中，只有一半的磁盤容量是有效的程中，只有一半的磁盤容量是有效的(另一半磁盤容量用來存放同另一半磁盤容量用來存放同這一半完全一樣的數(shù)據(jù)這一半完全一樣的數(shù)據(jù))。同。同RAID 0相比，相比，RAID 1首先考慮的是首先考慮的是安全性，容量減半、速度不變。為了達(dá)到既高速又安全，出現(xiàn)了安全性，容量減半、速度不變。為了達(dá)到既高速又安全，出現(xiàn)了RAID 10(或者叫或者叫RAID 0+1)，可以把，可以把RAID 10簡單地理解成由多簡單地理解成由多個(gè)磁盤組成的個(gè)磁盤組成的RAID 0陣列再進(jìn)行鏡像。陣列再進(jìn)行鏡像。RAID 3和

7、和RAID 5都是校驗(yàn)方式。都是校驗(yàn)方式。RAID 3的工作方式是用一塊的工作方式是用一塊磁盤存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于任何數(shù)據(jù)的改變都要修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)校磁盤存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于任何數(shù)據(jù)的改變都要修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)信息，存放數(shù)據(jù)的磁盤有好幾個(gè)且并行工作，而存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)信息，存放數(shù)據(jù)的磁盤有好幾個(gè)且并行工作，而存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)的磁盤只有一個(gè)，這就帶來了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)的瓶頸。的磁盤只有一個(gè)，這就帶來了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)的瓶頸。RAID 5的的工作方式是將各個(gè)磁盤生成的數(shù)據(jù)校驗(yàn)切成塊，分別存放到組成工作方式是將各個(gè)磁盤生成的數(shù)據(jù)校驗(yàn)切成塊，分別存放到組成陣列的各個(gè)磁盤中去，這樣就緩解了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)所產(chǎn)生的瓶陣列的

8、各個(gè)磁盤中去，這樣就緩解了校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放時(shí)所產(chǎn)生的瓶頸問題，但是分割數(shù)據(jù)及控制存放都要付出速度上的代價(jià)。頸問題，但是分割數(shù)據(jù)及控制存放都要付出速度上的代價(jià)。RAID 30、RAID 50相對(duì)應(yīng)的工作方式可以像相對(duì)應(yīng)的工作方式可以像RAID 10那樣去理解。那樣去理解。緒論緒論3 raid應(yīng)用應(yīng)用Raid技術(shù)的實(shí)現(xiàn)分為硬件和軟件技術(shù)的實(shí)現(xiàn)分為硬件和軟件2種種（1）軟件）軟件 ：Windows2000和和Linux都是些都是些Raid功能功能（2）硬件：）硬件：SCSI Raid 廠家：廠家：HP、 IBM 、legend IDE Raid 廠家：廠家： 3ware、 Adaptec、 天揚(yáng)、天揚(yáng)、

9、 Iwill 緒論緒論16.5網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)1 DAS（Direct Attached Storage，直接附加存儲(chǔ)），直接附加存儲(chǔ)）DAS被定義為直接連接在各種服務(wù)器或客戶端擴(kuò)展接被定義為直接連接在各種服務(wù)器或客戶端擴(kuò)展接口下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。口下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。它完全以服務(wù)器為中心，寄生在相應(yīng)服務(wù)器或客戶端它完全以服務(wù)器為中心，寄生在相應(yīng)服務(wù)器或客戶端上，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲(chǔ)操作系統(tǒng)。上，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲(chǔ)操作系統(tǒng)。緒論緒論傳統(tǒng)的直接存儲(chǔ)的模式傳統(tǒng)的直接存儲(chǔ)的模式DAS是直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服是直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器上，一方面，當(dāng)存儲(chǔ)容量增加時(shí)，這

10、種方式很難務(wù)器上，一方面，當(dāng)存儲(chǔ)容量增加時(shí)，這種方式很難擴(kuò)展。在通用服務(wù)器上掛接太多的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，會(huì)嚴(yán)擴(kuò)展。在通用服務(wù)器上掛接太多的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響服務(wù)器的性能。為了不降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，重影響服務(wù)器的性能。為了不降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，只能在網(wǎng)絡(luò)中再增加價(jià)格昂貴的服務(wù)器，但這給網(wǎng)絡(luò)只能在網(wǎng)絡(luò)中再增加價(jià)格昂貴的服務(wù)器，但這給網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)帶來困難。的管理和維護(hù)帶來困難。 另一方面，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)異另一方面，當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)使數(shù)據(jù)不可獲得。常時(shí)，會(huì)使數(shù)據(jù)不可獲得。緒論緒論2 網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ) 網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)，即將存儲(chǔ)設(shè)備連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上，提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)，即將存儲(chǔ)設(shè)備連接到現(xiàn)

11、有的網(wǎng)絡(luò)上，提供數(shù)據(jù)和文件服務(wù)。和文件服務(wù)。NAS服務(wù)器一般由存儲(chǔ)硬件、操作系統(tǒng)以及其上的服務(wù)器一般由存儲(chǔ)硬件、操作系統(tǒng)以及其上的文件系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。簡單的說，文件系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。簡單的說，NAS是通過與網(wǎng)絡(luò)直接連是通過與網(wǎng)絡(luò)直接連接的磁盤陣列，它具備了磁盤陣列的所有主要特征：高容量、高接的磁盤陣列，它具備了磁盤陣列的所有主要特征：高容量、高效能、高可靠。效能、高可靠。 NAS將存儲(chǔ)設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，可以無需服務(wù)將存儲(chǔ)設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，可以無需服務(wù)器直接上網(wǎng)，不依賴通用的操作系統(tǒng)，而是采用一個(gè)面向用戶設(shè)器直接上網(wǎng)，不依賴通用的操作系統(tǒng)，而是采用一個(gè)面向用戶設(shè)

12、計(jì)的、專門用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的簡化操作系統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所計(jì)的、專門用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的簡化操作系統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，因此使整個(gè)系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單。需的協(xié)議，因此使整個(gè)系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單。 其次其次NAS是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在工作組內(nèi)，也可放在其他地點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)連接。因此，用戶選擇在工作組內(nèi)，也可放在其他地點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)連接。因此，用戶選擇NAS解決方案，原因在于解決方案，原因在于NAS價(jià)格合理、便于管理、靈活且能實(shí)價(jià)格合理、便于管理、靈活且能實(shí)現(xiàn)文件共享?，F(xiàn)文件共享。緒論緒論 SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，即通過特定的互連方

13、式存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，即通過特定的互連方式連接的若干臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器組成一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，連接的若干臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器組成一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，提供企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。提供企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。 SAN是一種特殊的高速是一種特殊的高速網(wǎng)絡(luò)，連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和諸如大磁盤陣列或備份磁帶網(wǎng)絡(luò)，連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和諸如大磁盤陣列或備份磁帶庫的存儲(chǔ)設(shè)備，庫的存儲(chǔ)設(shè)備，SAN置于置于LAN之下，而不涉及之下，而不涉及LAN。利用利用SAN，不僅可以提供大容量的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且地，不僅可以提供大容量的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而且地域上可以分散，并緩解了大量數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于局域網(wǎng)的域上可以分散，并緩解了大量數(shù)據(jù)傳輸對(duì)于局域網(wǎng)的影響。影響。SAN的結(jié)構(gòu)允許任何服務(wù)器連接到任何存儲(chǔ)陣的結(jié)構(gòu)允許任何服務(wù)器連接到任何存儲(chǔ)陣列，不管數(shù)據(jù)置放在哪里，服務(wù)器都可直接存取所需列，不管數(shù)據(jù)置放在哪里，服務(wù)器都可直接存取所需的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。 緒論緒論與與NAS相比，相比，SAN具有下面幾個(gè)特點(diǎn)：具有下面幾個(gè)特點(diǎn)：首先首先SAN具有無限的擴(kuò)展能力，由于具有無限的擴(kuò)展能力，由于SAN采用了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)采用了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器可以訪問存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，因此用戶可以自由器可以訪問存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的任何一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，因此用戶可以自由增加磁盤陣列、帶庫和服務(wù)器等設(shè)備，使得整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間增加磁盤陣列、帶庫和服務(wù)器等設(shè)備