2、存儲背景知識

存儲背景知識培訓主要內容1.存儲基礎2.存儲的基本架構3.傳統(tǒng)存儲應對服務器虛擬化的問題主要內容1.存儲基礎2.存儲的基本架構3.傳統(tǒng)存儲應對服務器虛擬化的問題塊塊（Block）的含義：磁盤的最小操作單位是扇區(qū)（sector），扇區(qū)是磁盤磁道的一段圓弧，大小是512個字節(jié)或者4K字節(jié)。block由整數倍個扇區(qū)組成。塊級數據的讀寫，是面向最底層的物理層，數據操作基于起始扇區(qū)編號、操作碼(讀、寫等)、連續(xù)扇區(qū)數量等。LunRAID5RAID1RAID0RAID5RAID1LUN1LUN0LUN2LUN7LUN6LUN3LUN4LUN5RAID控制器01234567SpareSpare邏輯卷RAID組由幾個硬盤組成，從整體上看相當于一個硬盤，通過LUN（LogicUnitNumber）來標識。RAID的介紹-RAID0要點:RAID0通過條帶把數據分布在組內所有硬盤上，從而可以并發(fā)的讀寫而提升性能優(yōu)點:利用率高缺點:一個盤故障將導致全部數據丟失DHLCGKBFJABCDEFGH數據……AEIRAID的介紹-RAID1EDCBAEDCBAABCDE……=數據要點:RAID1又稱鏡像（Mirror），數據同時一致寫到主硬盤和鏡像硬盤優(yōu)點:可靠性高缺點:相對于單個硬盤，無法提高寫性能RAID組合級別——RAID10，RAID50

將鏡像和條帶進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID0。RAID10也是一種應用比較廣泛的RAID級別

將RAID5和RAID0進行兩級組合的RAID級別，最低一級是RAID5，第二級為RAID0RAID10RAID50RAID5RAID5RAID0P13F1A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P00A0B0D0E0A1C0D1F0B1……C1D2P12D1D0E2E1P11E0F0P10硬盤0硬盤1硬盤2硬盤3硬盤4硬盤5異或運算RAID1RAID1RAID0ABCDEFGHFDBFDBECAECARAID的介紹-RAID5RAID5采用校驗數據均勻分布在各數據硬盤上，RAID成員硬盤上同時保存數據和校驗信息，數據塊和對應的校驗信息保存在不同硬盤上。磁盤利用率(n-1)/n.raid5有寫放大的問題（每次寫都需要寫一次校驗盤）?！璓4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0異或運算A0B0C0D0A1B1C1E1A2B2D2校驗信息Px分布式存儲常見RAID級別的比較RAID級別RAID0RAID1RAID5RAID10可靠性最低高較高高冗余類型無鏡像冗余校驗冗余鏡像冗余可用空間100%50%（N-1)/N50%性能最高最低較高高NAS(NetworkAttachedStorage)時間：90年代初背景：網絡飛速發(fā)展，大量數據需要共享和交換出現(xiàn)專用的NAS存儲設備，成為數據共享與交換的核心訪問方式：多臺前端服務器共享后端存儲設備，后端NAS設備上的存儲空間通過CIFS（window系統(tǒng)）、NFS（Linux系統(tǒng)）協(xié)議共享給前端主機，可同時對同一目錄或文件進行并發(fā)讀寫文件系統(tǒng)位于后端存儲設備鏈路速率：1Gbps、10GbpsNAS應用系統(tǒng)架構NFS,CIFS專用IP存儲網絡RAID文件系統(tǒng)NAS存儲設備NAS起源（網絡數據共享與交換需求）NFSNFSCIFSFCSAN（FiberChannelStorageAreaNetwork）時間：90年代中后期背景：為解決DAS擴展性差的問題，將存儲設備網絡化，可以同時連接上百臺服務器連接方式：FC光纖，使用專用的FC交換機訪問方式：后端一臺存儲設備的存儲空間可以劃分為多個LUN，每一個LUN只能屬于一臺前端服務器鏈路速率：2Gbps、4Gbps提供快照、容災等高級數據保護功能FC鏈路磁盤陣列FCSAN控制器FC交換機服務器FCSAN起源（由DAS到FCSAN）IP鏈路磁盤陣列iSCSI存儲控制器以太網交換機服務器IPSAN起源（由FCSAN到IPSAN）IPSAN（IPStorageAreaNetwork）時間：2001年背景：為解決FC-SAN在價格及管理上的諸多門坎而產生連接方式：采用以太網作為連接鏈路，以太網交換機訪問方式：后端一臺存儲設備的存儲空間可以劃分為多個LUN，每一個LUN只能屬于一臺前端服務器鏈路速率：1Gbps、10Gbps提供快照、容災等高級數據保護功能iSCSI被看好的原因可以采用非常成熟的IP網絡管理工具和基礎建設IP網絡使用普遍，可為企業(yè)節(jié)省大筆建設、管理及人事成本通俗的角度來總結一下Server中間無網絡，可以是存儲連接線纜硬盤盤陣網絡鏈路連接硬盤盤陣“文件夾”NAS的處理主機端主機端ServerSAN網絡硬盤盤陣SAN處理主機端Server“磁盤”“磁盤”DASNASSAN三種存儲組網，各有優(yōu)劣SAN與NAS并不是兩種互相競爭的技術，二者通常相互補充以提供對不同類型數據的訪問。SAN針對海量的面向數據塊的數據傳輸，而NAS則提供文件級的數據訪問和共享服務。越來越多的數據中心采用SAN+NAS的方式實現(xiàn)數據整合、高性能訪問以及文件共享服務。DASNASSANFC-SANIP-SAN傳輸類型SCSI、FC、SASIPFCIP數據類型塊級文件級塊級塊級典型應用任何文件服務器數據庫應用視頻監(jiān)控優(yōu)點易于理解兼容性好易于安裝成本低高擴展性、高性能高可用性高擴展性成本低缺點難管理，擴展性有限存儲空間利用率不高性能較低對某些應用不適合較昂貴，配置復雜互操作性問題性能較低GE/10GEFCoEFCCIFSNFS塊DatabasesDigitalmediaApplicationsFileservices文件FTPHTTPNAS和SAN的融合——統(tǒng)一存儲SAN、NAS、iSCSI控制器時間：21世紀初背景：為解決多種存儲架構帶來的管理、高TCO問題，支持多種傳輸協(xié)議，同時滿足不同需求的統(tǒng)一存儲設備應運而生同時支持不同傳輸協(xié)議，以單一系統(tǒng)滿足企業(yè)各式各樣的存儲需求統(tǒng)一的管理界面，簡化系統(tǒng)管理模塊化的架構，靈活配置，輕松擴容，降低整體TCO統(tǒng)一存儲：一種網絡存儲架構，它既支持基于文件的NAS存儲，又支持基于塊的SAN存儲。磁盤陣列SATASASNL-SASSSD主流轉速（RPM）7,20015,000/10,0007200NA串行/并行串行串行串行串行主流容量（TB）1T,2T,4T,6T0.9T2T/3T/4T128,240,480GMTBF(h）1,200,0001,600,0001,200,0002,000,000備注由ATA硬盤發(fā)展而來，采用串行方式傳輸，SATA2.0支持300MB/s,SATA3.0實現(xiàn)600MB/s最高數據傳輸率.SATA硬盤年故障率大約2%。SAS專為滿足高性能企業(yè)需求而設計，并且兼容SATA硬盤。能夠提供3.0Gb/s到6.0Gb/s的傳輸率，未來規(guī)劃到12.0Gb/s。SAS硬盤年故障率小于2%。帶有SAS接口的“企業(yè)級SATA驅動器”。適用于在一個此盤陣列系統(tǒng)中實現(xiàn)分級存儲，簡化了磁盤陣列系統(tǒng)的設計。NL-SAS硬盤年故障率大約2%。固態(tài)硬盤（SolidStateDisk）用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機內存之間傳輸數據。不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機之間的連接速度，接影響著程序運行快慢和系統(tǒng)性能好壞。主流硬盤類型硬盤關鍵指標硬盤容量（Volume）

容量的單位為兆字節(jié)（MB）或千兆字節(jié)（GB）。影響硬盤容量的因素有單碟容量和碟片數量。轉速（Rotationalspeed）

硬盤的轉速指硬盤盤片每分鐘轉過的圈數，單位為RPM（RotationPerMinute）。一般硬盤的轉速都達到5400RPM/7200RPM。SCSI接口硬盤轉速可達10000－15000RPM。平均訪問時間*（AverageAccessTime）＝平均尋道時間＋平均等待時間。數據傳輸率（DateTransferRate）

硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數據傳輸率包括內部傳輸率和外部傳輸率兩個指標。IOPS(Input/OutputPerSecond)

即每秒的輸入輸出量(或讀寫次數)，是衡量磁盤性能的主要指標之一。隨機讀寫頻繁的應用，如OLTP(OnlineTransactionProcessing)，IOPS是關鍵衡量指標。另一個重要指標是數據吞吐量(Throughput)，指單位時間內可以成功傳輸的數據數量。對于大量順序讀寫的應用，如電視臺的視頻編輯，視頻點播等則更關注吞吐量指標。存儲分類存儲類型文件存儲對象存儲直接附加存儲DAS塊存儲存儲域網絡SANIPSANFCSAN網絡附加存儲NAS分布式文件系統(tǒng)百度云盤AmazonS3HDFSCEPHGl