《存儲基礎(chǔ)知識培訓(xùn)》

龐榮進|MSCC

存儲培訓(xùn)第一局部：存儲根底概述第二局部：存儲根底知識講解第三局部：無錫DC存儲架構(gòu)介紹第四局部：存儲配置演示概述存儲根底概述認(rèn)識存儲及相關(guān)設(shè)備智能存儲概念解析FC(FibreChannel)&ISCSI&FCoE協(xié)議介紹

第一局部存儲根底概述第一局部認(rèn)識存儲及相關(guān)設(shè)備存儲

磁盤陣列

磁盤柜存儲系統(tǒng)作為IT根底架構(gòu)中的一局部，是整個IT系統(tǒng)的基石。存儲主要用于：存放海量數(shù)據(jù)構(gòu)建高可用群集保護關(guān)鍵數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)管理認(rèn)識存儲及相關(guān)設(shè)備磁帶庫功能：主要應(yīng)用在SAN網(wǎng)絡(luò)中組成數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)組成：磁帶庫由一個或多個驅(qū)動器、多個槽、磁帶、機械手臂組成認(rèn)識存儲及相關(guān)設(shè)備FC交換機光纖交換機是采用光纖線纜作為傳輸介質(zhì)的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，是構(gòu)建存儲網(wǎng)絡(luò)的必要設(shè)備。HBA卡是插在主機端用于效勞器連接存儲網(wǎng)絡(luò)光纖連接卡HBA卡=光纖通道適配器=光纖通道主機總線適配器智能存儲系統(tǒng)概念解析1智能存儲系統(tǒng)是配置了多塊硬盤和大量內(nèi)存，并提供多條I/O通路，擁有智能操作系統(tǒng)的存儲陣列。它采用復(fù)雜的算法來實現(xiàn)最優(yōu)化的存儲資源處理，以滿足高性能需求的應(yīng)用程序智能存儲存儲機頭2.一般來說，前端、緩存、后端和物理磁盤四局部構(gòu)成一個智能存儲系統(tǒng)。智能存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是為從主機發(fā)起的I/O請求到達前端端口開始，然后經(jīng)過緩存。如果被請求的數(shù)據(jù)保存在緩存中，那么讀請求直接在緩存中完成。如果數(shù)據(jù)不在緩存中，那么經(jīng)過后端端口到物理磁盤上讀取數(shù)據(jù)。主機被寫入數(shù)據(jù)經(jīng)過前端端口，先寫入緩存，然后經(jīng)后端端口保存到物理磁盤。FC&ISCSI&FCoE〔FibreChanneloverEthernet〕1.在FC網(wǎng)絡(luò)中，制定了三種標(biāo)準(zhǔn)的拓撲結(jié)構(gòu)：點到點〔Point-to-Point〕、裁定環(huán)路〔ArbitratedLoop〕和FCswitch〔Fabric〕2.隨著以太網(wǎng)的快速開展〔千兆網(wǎng)和萬兆網(wǎng)的出現(xiàn)和普及〕以及存儲網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷融合，現(xiàn)在又出現(xiàn)了以太網(wǎng)光纖通道FCoE〔FibreChanneloverEthernet〕。即將封裝FC協(xié)議在增強的以太網(wǎng)上傳輸?shù)膮f(xié)議標(biāo)準(zhǔn)WhatisiSCSI？網(wǎng)絡(luò)化存儲的一種新標(biāo)準(zhǔn)第二局部第二局部存儲根底知識講解存儲根底知識講解RAID技術(shù)介紹NAS、SAN和DAS詳解RAID技術(shù)RAID概述獨立磁盤冗余陣列，是一種將多塊獨立的硬盤〔物理硬盤〕按不同的組合方式形成一個硬盤組〔邏輯硬盤〕，從而提供比單塊硬盤更大的存儲容量、更高的可靠性和更快的讀寫性能等RAID級別按照磁盤陣列的不同組合方式，可以將RAID分為不同級別，包括RAID0到RAID6等7個根本級別，以及RAID0+1和RAID10等擴展級別。

而不同RAID級別代表著不同的存儲性能、數(shù)據(jù)平安性和存儲本錢等RAID0RAID0：簡單地說，RAID0主要通過將多塊硬盤串聯(lián)起來，從而形成一個更大容量的邏輯硬盤。RAID0通過條帶化〔striping〕將數(shù)據(jù)分成不同的數(shù)據(jù)塊，并依次將這些數(shù)據(jù)塊寫到不同的硬盤上。因為數(shù)據(jù)分布在不同的硬盤上，所以數(shù)據(jù)吞吐量得到大大提升。但是，很容易看出RAID0沒有任何數(shù)據(jù)冗余，因此其可靠性不高。RAID1

RAID1：RAID1通過鏡像將每一份數(shù)據(jù)都同時寫到兩塊磁盤上去，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的完全備份。因此，RAID1支持―熱替換，在不斷電的情況下對故障磁盤進行更換。一般情況下，RAID1控制器在讀取數(shù)據(jù)時支持負載平衡，允許數(shù)據(jù)從不同磁盤上同時讀取，從而提高數(shù)據(jù)的讀取速度；但是，RAID1在寫數(shù)據(jù)的性能沒有改善RAID5RAID5是一種存儲性能、數(shù)據(jù)平安和存儲本錢兼顧的存儲解決方案。RAID5可以理解為是RAID0和RAID1的折中方案。RAID5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)平安保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID5具有和RAID0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由于多個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個奇偶校驗信息，RAID5的磁盤空間利用率要比RAID1高，存儲本錢相對較低RAID

6RAID6：在RAID5的根底上，RAID6又另外增加了一組奇偶校驗碼，從而獲得更高的容錯性，最多允許同時有兩塊硬盤出現(xiàn)故障。但是，新增加的奇偶校驗計算同時也帶來了寫操作性能上的損耗。RAID10RAID0+1:為了獲取更好的I/O吞吐率或者可靠性，將不同的RAID標(biāo)準(zhǔn)級別混合產(chǎn)生的組合方式叫做嵌套式RAID，或者混合RAID。RAID0+1是先將硬盤分為假設(shè)干組，每組以RAID0的方式組成―條帶化‖的硬盤陣列，然后將這些組RAID0的硬盤陣列以RAID1的方式組成一個大的硬盤陣列RAID10RAID10:類似于RAID0+1，RAID10那么是先―鏡像‖〔RAID1〕、后―條帶化‖〔RAID0〕。RAID0+1和RAID10性能上并無太大區(qū)別，但是RAID10在可靠性上要好于RAID0+1。這是因為在RAID10中，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障不會影響到整個磁盤陣列，即整個系統(tǒng)仍將以RAID10的方式運行；而RAID0+1中，一個硬盤出現(xiàn)故障那么會導(dǎo)致其所在的RAID0子陣列全部無法正常工作，從而影響到整個RAID0+1磁盤陣列–在只有兩組RAID0子陣列的情況下，整個系統(tǒng)將完全降級為RAID0級別Hotspare盤NAS、SAN和DAS直連存儲〔DAS〕直連存儲〔DAS〕2)效勞器在地理分布上很分散，通過SAN或NAS在它們之間進行互連非常困難時(商店或銀行的分支便是一個典型的例子);DAS直連存儲應(yīng)用場景1)適宜小型機構(gòu)，對存儲系統(tǒng)要求較低，無需復(fù)雜存儲網(wǎng)絡(luò)中小企業(yè)3)許多數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和應(yīng)用效勞器在內(nèi)的應(yīng)用，需要直接連接到存儲器上，一些郵件效勞也包括在內(nèi)直連存儲〔DAS〕DAS存儲架構(gòu)問題與缺乏占用效勞硬件資源直連式存儲依賴效勞器主機操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲維護管理。數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用效勞器主機資源〔包括CPU、系統(tǒng)IO等〕，對效勞器硬件的依賴性。2.可擴展性極差無論直連式存儲還是效勞器主機的擴展，從一臺效勞器擴展為多臺效勞器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機。存儲擴展只能由原廠商提供，往往受設(shè)備廠商限制3.管理困難由于直連存儲與主機連接分散，無法通過存儲管理軟件集中管理，給存儲運維管理增加維護難度NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲存儲設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)(例如以太網(wǎng))，連接到一群計算機上。NAS被定義為一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲效勞器，包括存儲器件〔一個或多個硬盤驅(qū)動器的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些硬盤驅(qū)動器通常安排為邏輯的、冗余的存儲容器或者RAID陣列〕和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件，可提供跨平臺文件共享功能。NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲NAS本身能夠支持多種協(xié)議〔如NFS、CIFS、FTP、HTTP等〕，而且能夠支持各種操作系統(tǒng)。NAS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)，也可放在混合環(huán)境中，如混合了Unix/Windows局域網(wǎng)的環(huán)境中，而無需對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行任何的修改。NAS產(chǎn)品直接通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到網(wǎng)絡(luò)上，只需簡單地配置一下IP地址，就可以被網(wǎng)絡(luò)上的用戶所共享注：NFS協(xié)議用于linux、Unix與NAS間文件共享CIFS協(xié)議用于windows與NAS間文件共享NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲NAS存儲應(yīng)用場景1)不同平臺間的數(shù)據(jù)共享。為效勞器數(shù)據(jù)備份提供隨時可訪問的存儲空間2)可用于文檔存儲、web效勞器，電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)緩存3)在企業(yè)、視頻、醫(yī)療、教育、備份、政府應(yīng)用，性價比最高NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲NAS網(wǎng)絡(luò)附加存儲特點開放的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)的模式以網(wǎng)絡(luò)為中心。該方案利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源來接入專用的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，而不是另外再部署昂貴的光纖交換機網(wǎng)絡(luò)來連接傳統(tǒng)的存儲設(shè)備，這樣保護了用戶對以太網(wǎng)的投資獨立的操作系統(tǒng)通過自身操作系統(tǒng)管理并提供存儲效勞，不會占用效勞器資源EMCNAS存儲使用自主研發(fā)的DART操作系統(tǒng)〔linux內(nèi)核〕安裝及管理簡便NAS產(chǎn)品是真正即插即用的產(chǎn)品，物理位置靈活NAS無需效勞器直接上網(wǎng)，而是采用面向用戶設(shè)計的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作系統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，整個系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單NAS存儲的缺乏之處使用以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬是傳輸瓶頸。SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN(StorageAreaNetwork的簡稱)直譯過來就是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，它采用光纖通道(FibreChannel)技術(shù)，通過光纖通道交換機連接存儲陣列和效勞器主機，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景1〕SAN為高可用群集環(huán)境提供高性能的存儲網(wǎng)絡(luò)2)SAN的用戶群集中在電信、金融、證券和大中型企業(yè)的IT根底架構(gòu)中3)高性能存儲設(shè)備根本都是通過SAN來構(gòu)建SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN存儲區(qū)域網(wǎng)優(yōu)勢SAN靈活的擴展性隨著存儲容量的爆炸性增