五舟存儲(chǔ)基本知識(shí)課件

目錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展?fàn)顩rRAID技術(shù)介紹磁盤陣列柜介紹存儲(chǔ)類型介紹小測試磁盤陣列技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)五舟科技

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展?fàn)顩r數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展?fàn)顩r

在過去的十幾年來計(jì)算機(jī)CPU處理速度提高了幾十倍；硬盤容量和對存儲(chǔ)的需求提高了上百倍；與此同時(shí)，硬盤的速度只提高了3-4倍；電子化的數(shù)據(jù)的重要性越來越高，甚至?xí)绊懙狡髽I(yè)的生存；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀

在過去的十幾年來計(jì)算機(jī)CPU處理速度提高了幾十倍；硬盤容量和對存儲(chǔ)的需求提高了上百倍；與此同時(shí)，硬盤的速度只提高了3-4倍；電子化的數(shù)據(jù)的重要性越來越高，甚至?xí)绊懙狡髽I(yè)的生存；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的發(fā)展現(xiàn)狀冗余磁盤陣列（RAID）技術(shù)使大數(shù)據(jù)量快速存儲(chǔ)成為可能，而且具有硬件容錯(cuò)的能力；光纖通道技術(shù)構(gòu)成了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（SAN），提供遠(yuǎn)距離和異地存儲(chǔ)的優(yōu)勢，并且使得容量的擴(kuò)充更加簡單方便；iSCSI技術(shù)的發(fā)展擴(kuò)充了SAN（IP-SAN）的概念，為用戶提供了廉價(jià)的SAN解決方案，而隨著以太網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，iSCSI的成本和性能優(yōu)勢必將更加明顯；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)RAID技術(shù)介紹數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要解決的問題：RAID技術(shù)1、大容量2、高安全3、高性能RAID技術(shù)可以同時(shí)解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的三個(gè)主要問題，但不同的客戶需求會(huì)有不同的側(cè)重點(diǎn)，因此從應(yīng)用的角度，我們認(rèn)為存儲(chǔ)市場基本上可以劃分為這三大類；RAID——概念

名詞解釋：什么是RAIDRAID是英文RedundantArrayofIndependentDisks的縮寫，意思是“獨(dú)立磁盤冗余陣列”，有時(shí)也簡稱磁盤陣列（DiskArray）；RAID是一種把多塊獨(dú)立的硬盤（物理硬盤）按不同的方式組合起來形成一個(gè)邏輯硬盤，從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲(chǔ)性能并能提供數(shù)據(jù)容錯(cuò)功能；組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級(jí)別，不同的RAID級(jí)別有不同的讀寫性能和不同的容錯(cuò)性；RAID中的數(shù)據(jù)容錯(cuò)是指在RAID中的部分硬盤損壞后，利用RAID校驗(yàn)信息可以從其它完好的硬盤中將數(shù)據(jù)恢復(fù)回來，從而保障了用戶數(shù)據(jù)的安全性；在用戶端看來，RAID組成的磁盤組就是一個(gè)硬盤，用戶可以對它進(jìn)行分區(qū)，格式化等等，操作與單個(gè)硬盤一模一樣,但是讀寫的速度比單個(gè)硬盤要快很多，而且具有硬件容錯(cuò)的能力。

RAID研制目的:1、組合小的磁盤來合成大的單個(gè)磁盤

2、部分磁盤失效時(shí)不會(huì)使對數(shù)據(jù)的訪問受損失

3、提高數(shù)據(jù)存取的速度RAID——研制目的RAID——工作模式對RAID進(jìn)行寫入操作時(shí)，數(shù)據(jù)并不是按照硬盤的排列順序逐個(gè)寫滿，而是每一份數(shù)據(jù)都會(huì)被分成很小的數(shù)據(jù)塊，同時(shí)向RAID中的所有硬盤寫入，所有硬盤都同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此RAID的硬盤轉(zhuǎn)速相當(dāng)于多塊硬盤轉(zhuǎn)速之和，克服了硬盤物理轉(zhuǎn)速的限制，所以RAID的速度比單個(gè)硬盤要快得多；對RAID的讀操作和寫操作的原理類似，同樣是多塊硬盤同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)；這樣就會(huì)存在一個(gè)問題，在RAID中每塊硬盤上的數(shù)據(jù)都是不完整的(RAID1除外)，任何一塊硬盤上的數(shù)據(jù)丟失就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)RAID的數(shù)據(jù)無法使用；因此在RAID中，如果因硬盤損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，丟失的就是RAID中的全部數(shù)據(jù)，而不是部分，因此RAID對硬盤損壞的容錯(cuò)性是相當(dāng)關(guān)鍵的功能，不同的RAID等級(jí)有不同的容錯(cuò)能力。1042614357891011131512SCSI卡RAID控制器RAID0沒有校驗(yàn)信息，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障時(shí)數(shù)據(jù)將無法恢復(fù)RAID0介紹RAID中所有數(shù)據(jù)丟失RAID0硬盤空間利用率為100%，利用率和速度都是最高的大的影像圖形處理的暫存過程（電視臺(tái)非編系統(tǒng)等）代理服務(wù)器的暫存硬盤多媒體的應(yīng)用（VOD等）主要在一些特定的環(huán)境，目前應(yīng)用較少RAID0可用于需要最高的讀寫速度，并且數(shù)據(jù)的重要性不高的環(huán)境，其速度和硬盤空間的利用率是所有RAID級(jí)別中最高的，是用于數(shù)據(jù)暫存（處理過程中數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)）的最佳選擇。RAID0應(yīng)用環(huán)境11443322RAID控制器RAID1介紹RAID為兩塊硬盤數(shù)據(jù)完全鏡像，每一個(gè)硬盤的數(shù)據(jù)都是完整的，任何一塊出故障數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失。數(shù)據(jù)不損失RAID1只能由2塊硬盤組成，硬盤空間利用率為50%，讀的性能較高，寫的性能較低1032p210p1456p378911p4RAID5介紹SCSI卡RAID控制器RAID5中每個(gè)硬盤上除了數(shù)據(jù)以外，還有校驗(yàn)信息，RAID5的校驗(yàn)信息平均分散到各個(gè)硬盤上面，其中任何一塊硬盤損壞時(shí)，RAID5可通過校驗(yàn)信息和其它硬盤上的信息計(jì)算出壞盤上的數(shù)據(jù)，RAID中的數(shù)據(jù)不受損失。數(shù)據(jù)不損失RAID5至少需要3塊硬盤，硬盤空間利用率為（N-1）/NRAID5在硬盤空間利用率、性能、容錯(cuò)性之間取得了一個(gè)比較好的平衡，各種環(huán)境下都可以使用適合用于數(shù)據(jù)庫適合于絕大部分使用環(huán)境是目前最主要使用的RAID級(jí)別RAID5應(yīng)用環(huán)境RAID6介紹RAID6跟RAID5的原理類似，但多了一份校驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以在兩塊硬盤同時(shí)故障的情況下保證數(shù)據(jù)完整。RAID6需要至少4塊硬盤，硬盤空間利用率為（N-2）/N102poQ17Qop13p2Q2456p3Q3數(shù)據(jù)不損失SCSI卡RAID控制器常見RAID級(jí)別的容錯(cuò)能力和空間利用率注：RAID3、5、6的硬盤空間利用率隨硬盤數(shù)的增加而增加RAID級(jí)別描述速度容錯(cuò)性能使用率RAID0（2D）磁盤分段讀寫性能最高無100%RAID1（2D）磁盤鏡像讀的性能提高有（允許單個(gè)磁盤錯(cuò)）50%RAID3（3D）磁盤分段加專用奇偶校驗(yàn)盤磁盤并行輸入/出有（允許單個(gè)磁盤錯(cuò)）66%RAID5（4D）磁盤分段加奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)信息分布在各磁盤磁盤并行輸入/出比RAID0稍慢有（允許單個(gè)磁盤錯(cuò)）75%RAID6（4D）磁盤分段加兩份奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)信息分布在各磁盤磁盤并行輸入/出比RAID0、RAID5慢有（允許兩個(gè)磁盤錯(cuò)）50%RAID10（4D）將每兩塊硬盤做成RAID1，再將兩組RAID1做成RAID0磁盤并行輸入/出有（允許多個(gè)磁盤錯(cuò)）50%磁盤陣列柜介紹什么是磁盤陣列柜通俗的講，磁盤陣列柜就是多個(gè)硬盤的”集裝箱”，在磁盤陣列柜內(nèi)部集成了許多硬盤的接口，可以安裝多塊硬盤，簡稱“盤陣”；通過內(nèi)部的控制器進(jìn)行控制，可以做各種級(jí)別的RAID，同時(shí)提供與電腦主機(jī)的接口，用于連接各種電腦主機(jī)；某些“盤陣”產(chǎn)品內(nèi)部沒有控制器，而是通過插在主機(jī)里面的RAID卡來實(shí)現(xiàn)RAID功能和進(jìn)行數(shù)據(jù)的I/O操作，這類產(chǎn)品在性能和可靠性方面有一定的缺陷。主要部件---控制器

控制器----盤陣的核心組成:CPU，內(nèi)存，通道，控制程序功能:控制磁盤陣列運(yùn)行(1)處理I/O操作(2)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)(RAID的處理) (3)I/O數(shù)據(jù)緩沖(4)管理、監(jiān)控

是硬盤與控制器之間的橋梁，兩端分別連接到硬盤和控制器上；硬盤的接入應(yīng)采用熱拔插形式，以便在不停機(jī)的情況下，更換壞的硬盤；SCSI地址的設(shè)置應(yīng)與硬盤本身無關(guān)；

具有獲取硬盤運(yùn)行狀態(tài)的能力；SCSI通道----連接磁盤的部件主要部件---SCSI通道FC（FiberChanel光纖通道）——是一種主要使用光纖介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，用于計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，連接距離可達(dá)10KM（不用中繼設(shè)備）；FC通道的主流速度為2Gb/s和4Gb/s；光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠(yuǎn)程連接、連接設(shè)備數(shù)量大等；是構(gòu)成FC-SAN結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，目前高端的存儲(chǔ)系統(tǒng)大多采用FC的設(shè)備；注：小寫的b表示位(bit)，1字節(jié)=8位FC接口簡介以太網(wǎng)口——在存儲(chǔ)設(shè)備中的以太網(wǎng)接口主要用于兩種用途：NAS和IP-SAN；NAS是一種網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器；IP-SAN是將SCSI的數(shù)據(jù)流通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，構(gòu)成類似于FC-SAN的存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)，目前主要的IP-SAN類型是iSCSI；在iSCSI設(shè)備中一般都采用GBE，即千兆以太網(wǎng)卡；以太網(wǎng)接口簡介以太網(wǎng)速的表示都是以bit/s為單位

可用于磁盤陣列的硬盤有以下種類：-IDE： 早期的PC機(jī)硬盤，正在逐漸被SATA代替，用于盤陣的已經(jīng)很少；-SCSI： 廣泛用于服務(wù)器的硬盤，技術(shù)成熟，對于小數(shù)據(jù)塊的處理性能較高，不過正逐漸被SAS硬盤代替；-SATA： 目前低端存儲(chǔ)中的主流硬盤類型，也是PC機(jī)中的主流硬盤，技術(shù)發(fā)展很快，價(jià)格便宜，性能和可靠性比SCSI和FC低；-SAS：

SCSI的替代產(chǎn)品，目前在盤陣上應(yīng)用還比較少，主要在一些服務(wù)器上使用； -FC：

FC硬盤是高端的硬盤，速度快而且穩(wěn)定，價(jià)格最高，用于中高端盤陣中； 各種不同的硬盤有相應(yīng)的盤陣對應(yīng)，一般情況下，盤陣的類型與硬盤是相對應(yīng)的，不能混用；硬盤類型存儲(chǔ)類型介紹直連存儲(chǔ)DAS(Direct-AttachedStorage)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN(StorageAreaNetwork)

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)NAS(Network-AttachedStorage)

以上三種存儲(chǔ)類型主要區(qū)別在于存儲(chǔ)設(shè)備與主機(jī)連接的方式(主機(jī)訪問存儲(chǔ)設(shè)備的方式)，存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)部都是以RAID技術(shù)為基礎(chǔ)。存儲(chǔ)類型介紹DASDAS（DirectAttachedStorage）——DAS即直連方式存儲(chǔ)，在這種方式中，存儲(chǔ)設(shè)備是通過電纜（通常是SCSI接口電纜）直連到服務(wù)器的，I/O（輸入/輸入）請求直接發(fā)送到存儲(chǔ)設(shè)備；DAS依賴于服務(wù)器，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲(chǔ)操作系統(tǒng)，對于服務(wù)器來說，DAS就相當(dāng)于一個(gè)本地硬盤，對其操作跟本地硬盤完全一樣；DAS 服務(wù)器與DAS設(shè)備通過SCSI線連接，服務(wù)器象對本地硬盤一樣對DAS設(shè)備進(jìn)行操作，客戶機(jī)通過服務(wù)器訪問DAS設(shè)備。DASDAS是最傳統(tǒng)的存儲(chǔ)方式，技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠，目前在中低端市場還是主流；DAS的缺點(diǎn)在于： -連接距離太短——SCSI最大連接距離只有12M； -可連接的設(shè)備數(shù)太少——一般SCSI接口的盤陣只有兩個(gè)SCSI接口（最多連接兩臺(tái)主機(jī)），而服務(wù)器端的SCSI接口數(shù)也不會(huì)太多，連接的設(shè)備總數(shù)非常有限（每個(gè)SCSI接口只能連接一臺(tái)設(shè)備）；

SANSAN（StorageAreaNetwork）——即存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。它是一種通過集線器、路由器、交換機(jī)等連接設(shè)備將磁盤陣列、磁帶等存儲(chǔ)設(shè)備與相關(guān)服務(wù)器連接起來的高速存儲(chǔ)專用子網(wǎng)；SAN包括：FC-SAN和IP-SAN(iSCSI)；FC-SANFC-SAN是以光纖為傳輸介質(zhì)的存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)氖荈C協(xié)議，與以太網(wǎng)不兼容，F(xiàn)C-SAN所采用的交換機(jī)、路由器等設(shè)備都是專用的FC設(shè)備，不能與以太網(wǎng)的設(shè)備互換使用，但光纖線和某些光纖接口模塊與光纖以太網(wǎng)所用的是兼容的；FC-SAN是當(dāng)今最為昂貴和復(fù)雜的存儲(chǔ)架構(gòu)，需要在硬件、軟件和人員培訓(xùn)方面進(jìn)行大量投資，但其傳輸距離遠(yuǎn)、速度快、性能穩(wěn)定、可連接的設(shè)備多而且擴(kuò)容方便，對于要求高性能和高擴(kuò)展性的應(yīng)用環(huán)境，F(xiàn)C-SAN是首選；

FC-SAN網(wǎng)絡(luò)中都是采用與以太網(wǎng)不同的設(shè)備，完全獨(dú)立于以太網(wǎng)，有時(shí)也被稱為“第二交換網(wǎng)”FC-SANIP-SAN（iSCSI）iSCSI（InternetSCSI）:iSCSI是基于IP協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是允許網(wǎng)絡(luò)在TCP/IP協(xié)議上傳輸SCSI命令的新協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了SCSI和TCP/IP協(xié)議的連接；iSCSI允許用戶通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN），對于以局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的用戶來說，它只需要不多的投資，就可以構(gòu)建一個(gè)SAN環(huán)境，解決了傳統(tǒng)FC-SAN高成本的問題；但iSCSI的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于FC-SAN，因此不能用于對性能要求太高的的環(huán)境，但遠(yuǎn)程存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程容災(zāi)、高擴(kuò)展性等方面的優(yōu)勢與FC-SAN是一樣的，隨著10G以太網(wǎng)的發(fā)展，iSCSI應(yīng)該會(huì)有很好的發(fā)展前景；IP-SAN（iSCSI）

iSCSI網(wǎng)絡(luò)與FC-SAN的結(jié)構(gòu)基本一致，但可以用以太網(wǎng)的交換設(shè)備來連接，設(shè)備的投資低很多，但傳輸速度也差很多。NASNAS(