EMC 信息存储与管理(要点总结)
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EMC 信息存储与管理(要点总结)
• 智能存储处理器（SP） • CLARiiON 消息接口（CMI） • 备用电源（SPS） • 链路控制卡（LCC） • RLARE 操作环境
管理 CLARiiON：命令行界面（Naviseccli）、图形用户界面（Navisphere）
Navisphere 套件：
• Navisphere Manager：配置 CLARiiOn，基于 Web 的界面
磁盘驱动器接口
磁盘驱动器的性能（寻道时间、旋转延迟、数据传输速率）
•
寻道时间：读写头在盘面上移动进行定位的时间。（全程时间、平均时间、 相邻磁道时间）
• 旋转延迟：盘片旋转以定位读写头下方的数据所用的时间 • 数据传输速率：每个单位时间磁盘能够传输到 HBA（主机总线配置器）的
平均数据量
影响磁盘性能的基本准则 将磁盘看成两部分：
• 最近最少访问算法（Least Recently Used，LRU）：连续地监视数据访问， 识别出长时间没有被访问的页面。
• 最近访问算法（用的页面将被释 放或标记为可重用。
缓存写入数据时，存储系统必须将脏页面刷清以保证或标记为可重用。刷清模式 如下
带有缓存的写操作：一个 I/O 被写入缓存并得到响应比直接写入磁盘所用的时间 要少得多，还可以合并优化。
• 回写缓存：数据被存入缓存，主机立即响应。 • 直接写操作：数据被存入缓存并立即写到磁盘中，然后响应主机。
缓存实现（专用缓存，全局缓存）
缓存管理（为了能够在系统中总是保留一部分页面以及可以在需要时被释放的页 面）
嵌套 RAID（许多数据中心对 RAID 阵列的数据冗余和性能都有需求）
RAID 3（通过存储分带提供高性能，并利用奇偶校验提升容错性）RAID 4（与 RAID 3 类似，支持独立访问）
管理 CLARiiON：命令行界面（Naviseccli）、图形用户界面（Navisphere）
Navisphere 套件：
• Navisphere Manager：配置 CLARiiOn，基于 Web 的界面
磁盘驱动器接口
磁盘驱动器的性能（寻道时间、旋转延迟、数据传输速率）
•
寻道时间：读写头在盘面上移动进行定位的时间。（全程时间、平均时间、 相邻磁道时间）
• 旋转延迟：盘片旋转以定位读写头下方的数据所用的时间 • 数据传输速率：每个单位时间磁盘能够传输到 HBA（主机总线配置器）的
平均数据量
影响磁盘性能的基本准则 将磁盘看成两部分：
• 最近最少访问算法（Least Recently Used，LRU）：连续地监视数据访问， 识别出长时间没有被访问的页面。
• 最近访问算法（用的页面将被释 放或标记为可重用。
缓存写入数据时，存储系统必须将脏页面刷清以保证或标记为可重用。刷清模式 如下
带有缓存的写操作：一个 I/O 被写入缓存并得到响应比直接写入磁盘所用的时间 要少得多，还可以合并优化。
• 回写缓存：数据被存入缓存，主机立即响应。 • 直接写操作：数据被存入缓存并立即写到磁盘中，然后响应主机。
缓存实现（专用缓存，全局缓存）
缓存管理（为了能够在系统中总是保留一部分页面以及可以在需要时被释放的页 面）
嵌套 RAID（许多数据中心对 RAID 阵列的数据冗余和性能都有需求）
RAID 3（通过存储分带提供高性能，并利用奇偶校验提升容错性）RAID 4（与 RAID 3 类似，支持独立访问）
EMC信息存储与管理 Module 7
CIFS和NFS区别
• 1、CIFS • Microsoft推出SMB（server message block）后，进一步发展，使其扩展到
Internet上，成为common internet file system。 • 两种资源访问模式： • （1）share level security：所有用户的共享资源访问口令是相同的，主要在 win9x中使用； • （2）user level security：win NT以后的OS只提供ULS，用于必须提供正确的 U/P，并且每个用户权限可以是不同的。
模块 – 7 网络连接存储 (NAS)
1
模块 7：网络连接存储 (NAS)
学完本模块后，您将能够： • 描述 NAS、其优势和组件 • 讨论 NAS 文件共享协议 • 描述不同的 NAS 实施 • 描述文件级虚拟化
2
模块 7：网络连接存储 (NAS)
第 1 课：NAS 组件和优势
本课程将讲述下列主题： • 文件共享技术的演变 • NAS 的优势 • NAS 组件 • NAS 文件共享协议 • NAS I/O 操作
• • • •
C/S的交互模式：类似于三次握手；三个交互： （1）协议选择；双方选择合适的协议进行交互； （2）身份验证；按选定的协议登录server，由server对client进行身份验证； （3） 资源获取；认证通过后，server和client进行交互，进行文件读写等操 作。 • 注意：相同win OS 中，所有机器都是对等的，扮演双重角色，可以作sever， 也可以是client； • CIFS是一种协议，和具体的OS关系不大，Unix在安装samba后可以使用CIFS；
客户端
LAN
应用程序 服务器
emc存储操作手册
emc存储操作手册EMC存储操作手册是为了帮助用户了解和使用EMC存储设备而编写的指南。
本手册旨在提供详细的操作说明和注意事项，以帮助用户有效地管理和维护存储系统。
1. EMC存储系统概述EMC存储系统是一种专业的数据存储设备，广泛应用于企业、机构和云计算等领域。
它具有高性能、高可靠性和高可用性的特点，可以满足不同规模和业务需求的存储需求。
2. 硬件和软件环境准备在开始操作EMC存储设备之前，需要确保硬件和软件环境的准备工作已经完成。
包括：安装和连接存储设备、配置网络环境、安装存储管理软件等。
3. 存储设备初始化存储设备初始化是指在首次使用存储设备前，对设备进行一系列初始化设置，包括创建存储池、设置RAID级别、配置存储卷等。
这些设置决定了存储设备的性能和可靠性。
4. 存储卷管理存储卷是用户进行数据存储和访问的逻辑单元，用户可以根据实际需求创建、删除、扩容和迁移存储卷。
此外，还需要了解存储卷的访问控制和权限设置。
5. 数据备份与恢复数据备份与恢复是存储系统管理的重要环节，通过定期备份数据可以避免数据丢失的风险。
EMC存储设备提供多种备份策略和工具，用户可以根据需求选择合适的备份方式，并学会进行数据恢复。
6. 存储性能监控和调优EMX存储设备具有强大的性能监控和调优功能，可以实时监测存储设备的性能指标，并提供性能分析和调优建议。
用户可以根据监控结果进行性能优化，提升存储系统的效率和响应速度。
7. 存储故障排除在使用存储设备过程中，可能会遇到各种故障和问题。
EMC存储操作手册提供了常见故障的排查方法和解决方案，帮助用户快速定位和解决问题，保证存储系统的正常运行。
8. 存储设备维护和升级存储设备维护包括固件升级、驱动程序更新和硬件维护等工作。
用户应定期检查和维护存储设备，确保设备的稳定性和安全性，同时根据厂商的推荐升级存储设备的软件和固件。
9. 安全管理存储设备中的数据对于企业来说通常是非常重要和敏感的，因此安全管理至关重要。
emc存储操作手册
emc存储操作手册EMC存储是一种强大的数据存储解决方案，被广泛应用于企业和数据中心环境中。
本操作手册将向您介绍如何正确操作EMC存储器，以及如何管理和维护存储系统。
请按照以下步骤进行操作，并务必遵循相关指导建议，以保证您的数据安全和系统的正常运行。
1. EMC存储基础知识在正式开始操作EMC存储之前，必须了解一些基础知识。
首先，了解存储系统的架构和组件，包括存储控制器、存储设备和主机连接等。
其次，熟悉EMC存储器的命令行界面及其基本操作，在本操作手册中，我们将主要使用命令行界面进行操作。
2. 连接存储系统在使用EMC存储器之前，需要正确连接存储控制器和主机。
确保存储器与主机之间的网络连接正常，并确保使用正确的IP地址和端口。
在连接过程中，您可能需要根据具体情况进行一些配置，比如设置主机的HBA和存储器的端口参数等。
3. 创建存储池存储池是EMC存储器中用于存储数据的逻辑容器。
在使用存储器之前，首先需要创建一个或多个存储池。
您可以根据实际需求创建不同的存储池，比如按业务类型或性能需求划分。
创建存储池时，需要指定容量、性能和数据保护等级等参数。
4. 创建逻辑单元逻辑单元是存储池中的逻辑分区，用于存储和管理数据。
在创建逻辑单元之前，需要确定逻辑单元的容量大小和访问控制策略。
在创建逻辑单元时，还可以设置一些其他属性，比如快照和克隆等。
5. 主机连接在将存储器与主机连接之前，需要确保主机操作系统已经安装了正确的驱动程序，并配置了适当的主机连接。
将主机与存储器连接后，还需要在主机上执行一些必要的配置，比如扫描存储器逻辑单元和分配逻辑单元给主机等。
6. 数据备份和恢复对于企业来说，数据备份和恢复至关重要。
EMC存储器提供了多种数据保护功能，可以帮助您实现可靠的数据备份和灾难恢复。
在本操作手册中，我们将介绍备份和恢复的基本操作，并提供一些建议和注意事项。
7. 性能优化和故障排除当存储系统出现性能问题或故障时，需要及时进行优化和排除。
EMC VNXe 新一代存储管理详细介绍
总结...................................................................................................................... 24 参考书目 .............................................................................................................. 25
使用 Unisphere for VNXe 进行管理 .......................................................................... 5 入门........................................................................................................................ 6
Unisphere for VNXe 提供了用于配置系统设置、查看系统状态和管理 VNXe 存储 系统的工具，如图 1 中的示例所示。使用 Unisphere，您可以方便地配置存储资 源以满足您的应用程序、主机操作系统和用户的具体需要。 Unisphere 向导通过在您调配存储的过程中自动实施最佳做法，进一步简化存储 调配。故障排查也得到简化；故障组件可轻松识别出来，而且从 Unisphere 中可 以直接访问 EMC 支持选项。Unisphere 向导自动实施最佳做法，以帮助您优化系 统性能并最大限度地减少成本。
使用 Connection Utility 配置连接 ....................................................................................... 6 使用配置向导 .................................................................................................................... 6
EMC信息存储与管理 Module 5
SAN的特点
• （5）兼容以前的存储设备 • 新建立的SAN不但可以连接光纤通道设备，而且可以连接SCSI设备。有两
种类型的Bridge可以完成FC到SCSI的变换。主机模式的FC-SCSI Bridge可以 将计算机通过SCSI接口连接到光纤通道SAN上。存储模式的FC-SCSI Bridge 可以将SCSI存储设备，如外接磁盘，磁盘阵列和磁带机及带库连接到光 纤通道SAN上。这样保护了用户以前的投资。
SAN的几种主要形式
• SAN主要包括以下几种连接方式：点对点（Point to Point），
• •
仲裁环（Arbitrated Loop），和交换网（Switch Fabric）。 （1）点对点的SAN 点对点的SAN是在两个设备间的简单的专用连接，一般用于 一台服务器和一台存储设备。这种连接适用于极小的服务器/ 存储设备的配置。一般情况下，点对点连接不使用可以在设 备间传输一组光纤通道（FC）协议的集线器（Hub），而是 直接通过介质（铜缆或是光纤）从一个设备连接到另一个设 备。如图所示。
AIX),AS400,Novell等操作系统。 支持不同系统间对同一份数据的共享。
• 简便的安装与管理
出场预装OS及相关软件，并进行软硬件预设置 支持基于Web的GUI远程管理
• 强大的系统备份与恢复功能
功能强大的SnapShot系统备份功能，对系统进行时点即时快照 支持文件或系统的全面恢复 结合磁带备份设备对客户数据进行完整的备份与保护。
NAS概述
NAS（Network Attached Storage）
网络连接存储、或称网络附属存储
NAS拓扑结构
NAS的特点 （1）
• 系统无关：
支持CIFS, NFS, NetWare, FTP和HTTP多种文件及数据共享方式 支持Windows NT,Windows2000,Linux,UNIX(all kind of UNIX including
EMC 存储技术介绍
– CLARiiON CX3 UltraScale 系列到 更大的 CX3
保护在磁盘驱动器和 DAE 上的投资
CLARiiON CX3-80
CLARiiON CX3-40
CLARiiON
CX3-20
CLARiiON
CLARiiON CX3-10
CX700
CLARiiON
CLARiiON CLARiiON
8
信息生命周期管理
阶段 1： 分层基础结构
应用 应用 应用 数据 数据 数据
阶段 2： 特定于应用程序的 ILM
应用
应用
应用
数据 数据
阶段 3： 跨应用程序的信息生命周期管理
应用 应用 应用
• 基础结构分类 • 信息的存放位置 • 存储管理自动化
• 关键应用程序的策略 • 特定于应用程序的 ILM 组件
© Copyright 2008 EMC Corporation. All rights reserved.
产品
5个9
可维护性
流程
© Copyright 2008 EMC Corporation. All rights reserved.
1113
CLARiiON CX3 Series Architecture
UltraScale Storage Processor
Fibre Channel Mirrored cache CPU CPU FC FC FC FC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
UltraScale Storage Processor
Fibre Channel Mirrored cache CPU CPU FC FC FC FC
保护在磁盘驱动器和 DAE 上的投资
CLARiiON CX3-80
CLARiiON CX3-40
CLARiiON
CX3-20
CLARiiON
CLARiiON CX3-10
CX700
CLARiiON
CLARiiON CLARiiON
8
信息生命周期管理
阶段 1： 分层基础结构
应用 应用 应用 数据 数据 数据
阶段 2： 特定于应用程序的 ILM
应用
应用
应用
数据 数据
阶段 3： 跨应用程序的信息生命周期管理
应用 应用 应用
• 基础结构分类 • 信息的存放位置 • 存储管理自动化
• 关键应用程序的策略 • 特定于应用程序的 ILM 组件
© Copyright 2008 EMC Corporation. All rights reserved.
产品
5个9
可维护性
流程
© Copyright 2008 EMC Corporation. All rights reserved.
1113
CLARiiON CX3 Series Architecture
UltraScale Storage Processor
Fibre Channel Mirrored cache CPU CPU FC FC FC FC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
4GLCC
UltraScale Storage Processor
Fibre Channel Mirrored cache CPU CPU FC FC FC FC
EMC Clariion 存储基本知识
RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以 磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁 写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使 用多个磁盘控制器就显得很有必要。
最小磁盘数 ≥ 1
RAID 2
RAID 2
这是RAID 0的改良版，以汉明码（Hamming Code）的方式将数据进行编码后 分区为独立的比特，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正 码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些 ，RAID2最少要三台磁盘驱动器方能运作。
最小磁盘数 n≥ 3
Size =One Disk*(n-1)
RAID 3
RAID3：带奇偶校验码的并行传送
这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠 错。它访问数据时一次处理一个带区，这样 可以提高读取和写入速度。校验码在写入数 据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现 时用户必须要有三个以上的驱动器，写入速 率与读出速率都很高，因为校验位比较少， 因此计算时间相对而言比较少。
Data Mover Enclosure (X-Blade enclosure) Control Station Disk Array Enclosure DPE (Disk Processor Enclosure) Disk Processor Enclosure/Storage 3U Processor Enclosure Standby Power Supply
– – – – VNX Operating Environment for Block Dual active storage processors Automatic failover Flexible IO connectivity options
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• 闲置刷清 • 高水位刷清 • 强制刷清
缓存数据保护 缓存是易失性存储器，保护方法：
• 缓存镜像：每次写入缓存的数据都被保存在互相独立的内存条的不同位置 上。
• 缓存跳跃：缓存随时面对着因为电源故障而丢失数据的风险。
后端（提供了缓存和物理磁盘之间的接口，控制缓存与物理磁盘之间的数据传输。 两部分组成：后端端口和后端控制器）
可划分和合成磁盘空间。基本部件：物理卷、卷组、逻辑卷 • 文件系统（File System）：通过使用目录把大量文件的分层组织结构。
常见文件系统：FAT32、NTFS、UFS • 应用：提供计算机操作逻辑的计算机程序。数据访问：块级别访问、文件
级别访问
应用程序的需求和磁盘的性能 入手点：
• 分析最高负载时产生的 I/O 数量 • 记录下应用程序 I/O 大小或是块大小
• 最近最少访问算法（Least Recently Used，LRU）：连续地监视数据访问， 识别出长时间没有被访问的页面。
• 最近访问算法（Most Recently Used，MRU）：最近被使用的页面将被释 放或标记为可重用。
缓存写入数据时，存储系统必须将脏页面刷清以保证或标记为可重用。刷清模式 如下
奇偶校验（既能为分条 RAID 提供数据保护，又能避免镜像所需开销的方法）： 往分条中增加一个硬盘来储存校验值。通过
数学方法构造的校验值能够重建丢失的数据。计算采 用位异或操作
RAID 0 数据是分带存储在 RAID 集的各个硬盘上的，因此利用了全部的存储空间 RAID 1（通过数据镜像来提升容错性）
• 直连存储（Direct-attached Storage，DAS）存储设备直接连接到服务器 （组）。
• 存储区域网（Storage Area Network，SAN）专用的、高性能的光纤通道 网络，用来完成服务器和存储设备之间块级别的通信。存储设备被分区并 指定给不同服务器，从而被分别访问。主要为文件服务类应用提供存储服 务
CLARiiON 存储阵列（用模块化的组件构造，不存在单点故障，第一个
支持闪存驱动的中档存储系统，闪存驱动器具有 30 倍的 IOPS 能力）
CLARiiON CX4 体系结构：关键模块-存储处理器模块（SPE）、磁盘阵
列模块（DAE）
该体系结构支持全冗余和热交换组件。 CLARiiON 的组成部分包括：
RAID 对磁盘性能的影响
写代价：对于急于镜像和校验的 RAID 系统，每个写操作都会对磁盘产生额外的 I/O 开销。
热备用（RAID 阵列中用于临时替代 RAID 集中故障硬盘的备用硬盘）
数据恢复方法 • 如采用校验 RAID，则按照 RAID 集中的校验值和幸存硬盘上的数据重建数 据。 • 如采用镜像 RAID，则从存活镜像上复制数据 • 新硬盘代替旧硬盘
• 先进先出算法（默认） • 寻道时间优化 • 访问时间优化
高速缓存（半导体存储器，为了减少完成主机 I/O 请求所需时间，数据被暂存在 缓存中）
缓存的最小分配单位是页或槽，缓存页的大小是由 I/O 的大小决定的。缓存由数 据存储（保存数据）和标签 RAM（记录数据的磁盘中位置）两部分组成。
带有缓存的读操作：每当主机发出一个读请求，前端控制器会通过标签 RAM 来查 询请求的数据有没有保存在缓存中。如果在缓存中找到请求的数据，称为一次读 命中。 读性能可以用命中率来衡量。
带有缓存的写操作：一个 I/O 被写入缓存并得到响应比直接写入磁盘所用的时间 要少得多，还可以合并优化。
• 回写缓存：数据被存入缓存，主机立即响应。 • 直接写操作：数据被存入缓存并立即写到磁盘中，然后响应主机。
缓存实现（专用缓存，全局缓存）
缓存管理（为了能够在系统中总是保留一部分页面以及可以在需要时被释放的页 面）
DAS 类型：
• 内置 DAS：存储设备通过串行或并行总线连接主机 • 外置 DAS：服务器直接连接到外部存储设备
DAS 优缺点： {1}DAS 相对于存储网络需要较低的前期投资。配置简单并且部署容易，需要设 置和操作的硬件和软件也更少 {2}DAS 不易扩展。有限的端口，有限的带宽。无法优化资源使用。
有价值的数据：地震、生产数据、客户数据、医疗数据
数据类型
• 结构化数据：按行和列这种严格的格式组织。数据库存储系统存储 • 非结构化数据：不是按行列存储。如便签、商业名片、数字格式名片
信息：从数据中提取出来的知识
存储：目的是在进一步处理时可以进行访问
存储技术特点和架构发展
存储技术突出点：
• 冗余磁盘阵列（redundant array of independent disk，RAID）在 DAS、 SAN 等存储架构中都有使用
嵌套 RAID（许多数据中心对 RAID 阵列的数据冗余和性能都有需求）
RAID 3（通过存储分带提供高性能，并利用奇偶校验提升容错性）RAID 4（与 RAID 3 类似，支持独立访问）
RAID 5（磁盘上的存储带是可以单独存取的，校验值分布存储在所有磁盘上） RAID 6（与 RAID 5 类似）
• 高端存储系统：用活动-活动式阵列实现，意味着主机可以利用任何可用 的路径去访问他的 LUN。为大型企业集中管理数据设计，配备了大量的控 制器和缓存内存。
• 中档存储系统：活动-被动式阵列实现，主机要访问一个 LUN，只能通过 到该 LUn 的控制器的路径进行访问。（低成本下的最优解决方案）
概念实践：EMC CLARiiON（活动-活动式） 和 Symmetrix（活动-被动式）
连接（主机与外围设备的互连。物理部件、逻辑部件） 连接的物理部件（总线（分为系统总线和 I/O 总线）、端口、电缆）
串行：比特位在单个通道中按顺序进行传输 并行：比特位同时在多个通路中进行传输 连接的逻辑部件（协议）
• PCI：规定了 PCI 扩展卡与 CPU 如何交换信息 • IDE/ATA：磁盘最常用的借口协议 • SCSI ：最初用于并行借口，现在功能更多。 磁盘驱动部件 核心部件：盘片、主轴、读写头、驱动臂、控制器
Chapter 3 数据保护：RAID
RAID 是一种将多块磁盘形成一个有机整体，使之能够在硬盘故障时提供数据保 护的技术。
RAID 的实现
• 软件实现：性能上占用 CPU 开销，功能上不支持所有 RAID 级别，需考虑 兼容性
• 硬件实现：硬件 RAID（专用硬件控制器实现）、控制卡 RAID（控制卡和 PCI 总线交互）、外部 RAID 控制器（基于阵列，通过协议）
其实现：
• 分类 • 实现 • 管理 • 组织
其优点：
• 更高的资源利用率 • 简化的管理 • 更广泛的选择 • 维护约定 • 更低的总拥有成本（TCO）
Chapter 2 存储系统环境
存储环境的组成（主机、连接、存储设备）
主机（物理部件、逻辑部件）
物理部件：
• CPU • 存储设备 • I/O 设备
磁盘驱动器接口
• 网络互联存储（Network-attached Storage，NAS）专用于文件服务类应 用的存储设备。通过现有的通信网络（LAN）连接，并未不同客户提供文 件访问
• IP 存储区域网（IPSAN）是 SAN 和 NAS 的继承。提供了在局域网和广域网 上的块级别传输
数据中心基础设施（包括：计算机、存储系统、网络设备、专用备用电源、环境 控制设备）
核心部件: • 应用 • 数据库 • 服务器和操作系统 • 网络 • 存储阵列
数据中心部件的关键需求 • 可用性 • 安全性 • 可扩展性 • 性能 • 数据完整性 • 容量 • 可管理性
管理存储基础设施 • 监控 • 报告 • 供应
信息管理中的挑战
• 数字世界的爆炸 • 书信息依赖的上升 • 信息价值的改变
RAID 阵列的组成：物理阵列、逻辑阵列、RAID 控制器、RAID 集
RAID 级别
分条（Striping）
• 条带（Stripe）：磁盘上一块由若干地址连续的磁盘块构成的、大小固定 的区域
• 条带尺寸：构成条带的磁盘块数目 • 分条尺寸：条带尺寸与 RAID 集中硬盘数量的乘积。
数据镜像（将同一数据存储在两块不同的硬盘上，从而产生两个副本，用于保护 数据）
物理磁盘（永久的保存数据），智能存储允许 SCSI 或光纤通道驱动器和 IDE/ATA 驱动器混合使用 逻辑设备编号（LUN）：物理驱动器或一组 RAID 保护的驱动器可以被分成若干个 逻辑卷，逻辑卷用 LUN 统一寻址 LUN 屏蔽：一种数据访问控制，决定一个主机可以访问哪些 LUN。
智能存储阵列（高端存储阵列，中档存储阵列）
Chapter 4 智能存储系统
智能存储系统组成部分：前端、缓存、后端和物理磁盘
前端
前端提供了存储系统与主机之间的接口，它由两部分组成：前端端口和前端控制 器。前端端口使得主机能够连接到智能存在系统。每一个前端端口都拥有 相应传输协议的处理逻辑，包括 SCSI，iSCSI
前端命令队列：对收到的命令的执行顺序进行决策，以减少不必要的驱动器磁头 移动，改善磁盘性能 常见算法
• Navisphere Analyzer：性能分析工具 • Navisphere Agent：主机端工具，建立到系统管理的连接以进行 CLI 访问
Symmetrix 存储阵列（最受信任的平台，Direct Matrix 架构，容错设计）
Direct Matrix 架构，其组成：
• 前端：主机通过通道主控器上的前端端口连接 Symmetrix。 • 后端：后端磁盘主控器负责管理到磁盘驱动器的接口，并负责磁盘驱动器
Summarized by NIRVANA 新浪微博:Win 都是 XP
EMC 版 信息存储与管理
chaojixupeng@
第一部分 存储系统
Chapter 1 信息存储与管理的介绍 信息存储
缓存数据保护 缓存是易失性存储器，保护方法：
• 缓存镜像：每次写入缓存的数据都被保存在互相独立的内存条的不同位置 上。
• 缓存跳跃：缓存随时面对着因为电源故障而丢失数据的风险。
后端（提供了缓存和物理磁盘之间的接口，控制缓存与物理磁盘之间的数据传输。 两部分组成：后端端口和后端控制器）
可划分和合成磁盘空间。基本部件：物理卷、卷组、逻辑卷 • 文件系统（File System）：通过使用目录把大量文件的分层组织结构。
常见文件系统：FAT32、NTFS、UFS • 应用：提供计算机操作逻辑的计算机程序。数据访问：块级别访问、文件
级别访问
应用程序的需求和磁盘的性能 入手点：
• 分析最高负载时产生的 I/O 数量 • 记录下应用程序 I/O 大小或是块大小
• 最近最少访问算法（Least Recently Used，LRU）：连续地监视数据访问， 识别出长时间没有被访问的页面。
• 最近访问算法（Most Recently Used，MRU）：最近被使用的页面将被释 放或标记为可重用。
缓存写入数据时，存储系统必须将脏页面刷清以保证或标记为可重用。刷清模式 如下
奇偶校验（既能为分条 RAID 提供数据保护，又能避免镜像所需开销的方法）： 往分条中增加一个硬盘来储存校验值。通过
数学方法构造的校验值能够重建丢失的数据。计算采 用位异或操作
RAID 0 数据是分带存储在 RAID 集的各个硬盘上的，因此利用了全部的存储空间 RAID 1（通过数据镜像来提升容错性）
• 直连存储（Direct-attached Storage，DAS）存储设备直接连接到服务器 （组）。
• 存储区域网（Storage Area Network，SAN）专用的、高性能的光纤通道 网络，用来完成服务器和存储设备之间块级别的通信。存储设备被分区并 指定给不同服务器，从而被分别访问。主要为文件服务类应用提供存储服 务
CLARiiON 存储阵列（用模块化的组件构造，不存在单点故障，第一个
支持闪存驱动的中档存储系统，闪存驱动器具有 30 倍的 IOPS 能力）
CLARiiON CX4 体系结构：关键模块-存储处理器模块（SPE）、磁盘阵
列模块（DAE）
该体系结构支持全冗余和热交换组件。 CLARiiON 的组成部分包括：
RAID 对磁盘性能的影响
写代价：对于急于镜像和校验的 RAID 系统，每个写操作都会对磁盘产生额外的 I/O 开销。
热备用（RAID 阵列中用于临时替代 RAID 集中故障硬盘的备用硬盘）
数据恢复方法 • 如采用校验 RAID，则按照 RAID 集中的校验值和幸存硬盘上的数据重建数 据。 • 如采用镜像 RAID，则从存活镜像上复制数据 • 新硬盘代替旧硬盘
• 先进先出算法（默认） • 寻道时间优化 • 访问时间优化
高速缓存（半导体存储器，为了减少完成主机 I/O 请求所需时间，数据被暂存在 缓存中）
缓存的最小分配单位是页或槽，缓存页的大小是由 I/O 的大小决定的。缓存由数 据存储（保存数据）和标签 RAM（记录数据的磁盘中位置）两部分组成。
带有缓存的读操作：每当主机发出一个读请求，前端控制器会通过标签 RAM 来查 询请求的数据有没有保存在缓存中。如果在缓存中找到请求的数据，称为一次读 命中。 读性能可以用命中率来衡量。
带有缓存的写操作：一个 I/O 被写入缓存并得到响应比直接写入磁盘所用的时间 要少得多，还可以合并优化。
• 回写缓存：数据被存入缓存，主机立即响应。 • 直接写操作：数据被存入缓存并立即写到磁盘中，然后响应主机。
缓存实现（专用缓存，全局缓存）
缓存管理（为了能够在系统中总是保留一部分页面以及可以在需要时被释放的页 面）
DAS 类型：
• 内置 DAS：存储设备通过串行或并行总线连接主机 • 外置 DAS：服务器直接连接到外部存储设备
DAS 优缺点： {1}DAS 相对于存储网络需要较低的前期投资。配置简单并且部署容易，需要设 置和操作的硬件和软件也更少 {2}DAS 不易扩展。有限的端口，有限的带宽。无法优化资源使用。
有价值的数据：地震、生产数据、客户数据、医疗数据
数据类型
• 结构化数据：按行和列这种严格的格式组织。数据库存储系统存储 • 非结构化数据：不是按行列存储。如便签、商业名片、数字格式名片
信息：从数据中提取出来的知识
存储：目的是在进一步处理时可以进行访问
存储技术特点和架构发展
存储技术突出点：
• 冗余磁盘阵列（redundant array of independent disk，RAID）在 DAS、 SAN 等存储架构中都有使用
嵌套 RAID（许多数据中心对 RAID 阵列的数据冗余和性能都有需求）
RAID 3（通过存储分带提供高性能，并利用奇偶校验提升容错性）RAID 4（与 RAID 3 类似，支持独立访问）
RAID 5（磁盘上的存储带是可以单独存取的，校验值分布存储在所有磁盘上） RAID 6（与 RAID 5 类似）
• 高端存储系统：用活动-活动式阵列实现，意味着主机可以利用任何可用 的路径去访问他的 LUN。为大型企业集中管理数据设计，配备了大量的控 制器和缓存内存。
• 中档存储系统：活动-被动式阵列实现，主机要访问一个 LUN，只能通过 到该 LUn 的控制器的路径进行访问。（低成本下的最优解决方案）
概念实践：EMC CLARiiON（活动-活动式） 和 Symmetrix（活动-被动式）
连接（主机与外围设备的互连。物理部件、逻辑部件） 连接的物理部件（总线（分为系统总线和 I/O 总线）、端口、电缆）
串行：比特位在单个通道中按顺序进行传输 并行：比特位同时在多个通路中进行传输 连接的逻辑部件（协议）
• PCI：规定了 PCI 扩展卡与 CPU 如何交换信息 • IDE/ATA：磁盘最常用的借口协议 • SCSI ：最初用于并行借口，现在功能更多。 磁盘驱动部件 核心部件：盘片、主轴、读写头、驱动臂、控制器
Chapter 3 数据保护：RAID
RAID 是一种将多块磁盘形成一个有机整体，使之能够在硬盘故障时提供数据保 护的技术。
RAID 的实现
• 软件实现：性能上占用 CPU 开销，功能上不支持所有 RAID 级别，需考虑 兼容性
• 硬件实现：硬件 RAID（专用硬件控制器实现）、控制卡 RAID（控制卡和 PCI 总线交互）、外部 RAID 控制器（基于阵列，通过协议）
其实现：
• 分类 • 实现 • 管理 • 组织
其优点：
• 更高的资源利用率 • 简化的管理 • 更广泛的选择 • 维护约定 • 更低的总拥有成本（TCO）
Chapter 2 存储系统环境
存储环境的组成（主机、连接、存储设备）
主机（物理部件、逻辑部件）
物理部件：
• CPU • 存储设备 • I/O 设备
磁盘驱动器接口
• 网络互联存储（Network-attached Storage，NAS）专用于文件服务类应 用的存储设备。通过现有的通信网络（LAN）连接，并未不同客户提供文 件访问
• IP 存储区域网（IPSAN）是 SAN 和 NAS 的继承。提供了在局域网和广域网 上的块级别传输
数据中心基础设施（包括：计算机、存储系统、网络设备、专用备用电源、环境 控制设备）
核心部件: • 应用 • 数据库 • 服务器和操作系统 • 网络 • 存储阵列
数据中心部件的关键需求 • 可用性 • 安全性 • 可扩展性 • 性能 • 数据完整性 • 容量 • 可管理性
管理存储基础设施 • 监控 • 报告 • 供应
信息管理中的挑战
• 数字世界的爆炸 • 书信息依赖的上升 • 信息价值的改变
RAID 阵列的组成：物理阵列、逻辑阵列、RAID 控制器、RAID 集
RAID 级别
分条（Striping）
• 条带（Stripe）：磁盘上一块由若干地址连续的磁盘块构成的、大小固定 的区域
• 条带尺寸：构成条带的磁盘块数目 • 分条尺寸：条带尺寸与 RAID 集中硬盘数量的乘积。
数据镜像（将同一数据存储在两块不同的硬盘上，从而产生两个副本，用于保护 数据）
物理磁盘（永久的保存数据），智能存储允许 SCSI 或光纤通道驱动器和 IDE/ATA 驱动器混合使用 逻辑设备编号（LUN）：物理驱动器或一组 RAID 保护的驱动器可以被分成若干个 逻辑卷，逻辑卷用 LUN 统一寻址 LUN 屏蔽：一种数据访问控制，决定一个主机可以访问哪些 LUN。
智能存储阵列（高端存储阵列，中档存储阵列）
Chapter 4 智能存储系统
智能存储系统组成部分：前端、缓存、后端和物理磁盘
前端
前端提供了存储系统与主机之间的接口，它由两部分组成：前端端口和前端控制 器。前端端口使得主机能够连接到智能存在系统。每一个前端端口都拥有 相应传输协议的处理逻辑，包括 SCSI，iSCSI
前端命令队列：对收到的命令的执行顺序进行决策，以减少不必要的驱动器磁头 移动，改善磁盘性能 常见算法
• Navisphere Analyzer：性能分析工具 • Navisphere Agent：主机端工具，建立到系统管理的连接以进行 CLI 访问
Symmetrix 存储阵列（最受信任的平台，Direct Matrix 架构，容错设计）
Direct Matrix 架构，其组成：
• 前端：主机通过通道主控器上的前端端口连接 Symmetrix。 • 后端：后端磁盘主控器负责管理到磁盘驱动器的接口，并负责磁盘驱动器
Summarized by NIRVANA 新浪微博:Win 都是 XP
EMC 版 信息存储与管理
chaojixupeng@
第一部分 存储系统
Chapter 1 信息存储与管理的介绍 信息存储