(培训教材)存储基础知识
服务器存储培训ppt课件(2024)
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目录
• 服务器存储概述 • 服务器存储硬件基础 • 服务器存储软件配置与管理 • 网络附加存储（NAS）技术应用 • 存储区域网络（SAN）技术应用 • 服务器虚拟化与容器化技术应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
CATALOGUE
服务器存储概述
服务器存储定义与分类
存储区域网络（SAN）技术应用
SAN架构原理及优势分析
架构原理
通过专用高速网络将多个存储设备连接起来，形成一个存储区域网络 ，提供高可用性、高性能、可扩展的存储服务。
高性能
SAN采用高速光纤通道技术，提供极高的数据传输速率和低延迟，满 足高性能应用需求。
高可用性
SAN具备冗余设计和故障切换功能，确保数据的可靠性和业务的连续 性。
降低成本
虚拟化技术可以减少物理服务器的数量，从而降 低硬件成本、维护成本和管理成本。
提高资源利用率
通过虚拟化技术，可以将物理服务器的资源利用 率提高到80%以上，避免资源浪费。
提高业务连续性
虚拟化技术可以实现快速部署、备份和恢复，提 高业务连续性和数据安全性。
容器化技术原理及优势分析
01
容器化技术原理
优化文件系统性能
通过调整文件系统参数（如块大小、inode数量等），以及使用RAID、SSD等硬件技术， 提高文件系统的I/O性能和数据可靠性。
定期监控和维护文件系统
定期检查文件系统的状态和使用情况，及时处理出现的问题，如修复损坏的文件系统、清 理无用文件等。
数据备份恢复策略制定和实施
制定备份策略
硬盘驱动器类型与性能参数
接口类型
硬盘与主板连接的接口，如SATA、SAS等，影响数据传输速 度。
(存储技术基础)第一章存储技术概述
05
数据备份恢复策略与方法
数据备份重要性及分类方法
数据备份重要性
云存储挑战与未来发展
要点一
安全性挑战
云存储面临着数据泄露、篡改、损坏 等安全风险，需要加强身份认证、访 问控制、数据加密等安全防护措施。
要点二
可扩展性挑战
随着数据量不断增长，云存储需要不 断提高可扩展性，以满足用户不断增 长的数据存储需求。
要点三
未来发展
未来云存储将朝着更加智能化、自动 化、高效化的方向发展，引入人工智 能、机器学习等技术提高数据管理和 运维效率。同时，随着5G、物联网等 新技术的普及，云存储将在更多领域 得到应用和推广。
工作原理
磁盘阵列通过条带化（Striping）将数据分散到多个磁盘上，并行读写，提高数据 访问速度；同时通过镜像（Mirroring）或奇偶校验（Parity）等技术实现数据冗余， 提高数据可靠性。
常见磁盘阵列级别及其特点
01 RAID 0
02 RAID 1
03 RAID 5
04 RAID 6
05 RAID 10（RAI…
NAS和SAN网络存储比较
NAS（Network Attached Storage， 网络附加存储）：NAS是一种基于文 件协议的存储技术，通过标准的网络协 议（如TCP/IP）在局域网上提供文件 和数据共享服务。NAS设备通常被配 置为独立的文件服务器，客户端可以通 过网络访问NAS设备上的文件和数据。
【存储入门必读】存储基础知识
【存储入门必读】存储基础知识第1章网络存储主要技术NAS简介在20世纪80年代初，英国纽卡斯尔大学布赖恩.兰德尔教授( BRIAN RANDELL)和同事通过“纽卡斯尔连接”成功示范和开发了在整套UNIX机器上的远程文件访问。
继“纽卡斯尔连接”之后，1984 年SUN公司发布了NFS协议，允许网络服务器与网络客户分享他们的存储空间。
90年代初AUSPEX工程师创建了集成的NETAPP文件管理器，它支持WINDOWS CIFS和UNIX NFS协议，并有卓越的可扩展性和易于部署，从此市场有了专用NAS设备。
在短短几年中，NAS 凭借简便高效应用的中心思想，逐渐成为网络数据存储方案的主打设备之一。
目前EMC公司CELERRA产品拥有优异的性能及多功能性，在全球NAS市场处于领导地位。
NAS概念NAS（NETWORK-ATTACHED STORAGE，网络附加存储）是指连接到计算机网络的文件级别计算机数据存储，可以为不同客户端提供数据存取。
NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（一个或多个硬盘驱动器的网络设备，这些硬盘驱动器通常安排为逻辑的、冗余的存储容器或者RAID阵列）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。
NAS通常在一个LAN上占有自己的节点，无需应用服务器的干预，允许用户在网络上存取数据，在这种配置中，NAS集中管理和处理网络上的所有数据，将负载从应用或企业服务器上卸载下来，有效降低总拥有成本，保护用户投资。
NAS本身能够支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能够支持各种操作系统。
NAS是真正即插即用的产品，并且物理位置灵活，可放置在工作组内，也可放在混合环境中，如混合了UNIX/WINDOWS局域网的环境中，而无需对网络环境进行任何的修改。
NAS产品直接通过网络接口连接到网络上，只需简单地配置一下IP地址，就可以被网络上的用户所共享。
NAS特点与采用存储区域网络(SAN-STORAGE AREA NETWORK)的方案比较，采用网络附加存储(NAS-NETWORK-ATTACHED STORAGE)结构的方案具有以下特点:1. 以网络为中心，开放的标准协议支持区别于存储区域网络(SAN)的设计方案，网络接入存储(NAS)的模式以网络为中心。
IT行业存储基础知识培训
COPY BACK完成
RAID基本概念——物理卷和逻辑卷
• RAID由几块硬盘（物理卷）组成 • RAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过
LUN（Logic Unit Number）来标识。一个逻辑卷对于主机来说 就是一块硬盘（物理卷）
逻辑卷 LUN1
物理卷
逻辑卷 LUN2 LUN3
条带无疑会大幅度提升整体读写效率。
分条
条带
硬盘0
硬盘1
硬盘2
硬盘3
RAID基本概念 ——重建（Rebuild）
某块硬盘出现故障后，一旦将其更换为正常硬盘，RAID便会通过其他硬盘 数据计算出坏盘上原有的数据，再将数据重建回新添硬盘上。
故障 更换
A0
XOR
A0
数据盘
A1
数据盘
A2
数据盘
XOR
P
校验盘
优点 磁盘空间利用率最高 在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的
缺点 无冗余功能，如果一个磁盘损坏，则所有 的数据都无法使用 不适合关键业务
应用 媒体编辑 图像编辑 需要高带宽的应用
RAID 1 镜像/双工
原理：即每个工作盘都有一个镜像盘， 每次写数据时必须同时写入镜像盘，读 数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发 生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读 出数据。当更换故障盘后，数据可以重 构，恢复工作盘正确数据
Disk Channel
,,,
RAID
RAID 优点
• 硬盘容错 ( fault tolerance) • 提高 I/O处理速度 ( high performance ) • 提升传输速率 ( fast data transfer ) • 提高资料使用率 ( high availability ) • 维护方便 ( easy maintenance )
存储基础知识培训
存储基础知识培训一、存储概述存储是计算机系统中非常重要的组成部分，用于保持数据和程序的持久性。
在大数据时代的背景下，存储的重要性愈发凸显。
本文将介绍存储的基础知识，以帮助读者全面了解存储的相关概念和技术。
二、存储类型1.主存储器主存储器（Main Memory）是计算机系统中最直接与CPU交互的存储设备，也被称为内存。
主存储器的容量决定了系统同时存储的数据和程序大小。
2.辅助存储器辅助存储器（Secondary Storage）用于长期存储大量的数据和程序，例如硬盘、光盘、固态硬盘等。
辅助存储器的容量一般远大于主存储器，可用于大数据存储和备份。
三、存储技术1.磁盘存储磁盘存储是一种机械存储技术，通过将数据存储在旋转的磁盘上来实现数据的读写。
磁盘以扇区为单位进行数据的存储和访问，随机存取速度较慢，但容量较大。
2.固态存储固态存储（Solid State Storage）采用闪存芯片作为存储介质，相对于传统磁盘存储具有更快的读写速度和较好的耐用性。
固态硬盘（SSD）已逐渐取代传统机械硬盘成为存储系统的主力。
3.网络存储网络存储（Network Storage）指的是通过网络连接远程存储设备的存储技术。
常见的网络存储技术有网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN），可实现数据的共享和备份。
四、存储管理1.存储器层次结构计算机系统的存储器层次结构由多级存储构成，层次结构越高，存取速度越快，成本越高。
常见的存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
2.存储系统管理存储系统管理涉及存储资源的分配和管理，包括存储容量的规划、文件系统的设计与管理、数据备份与还原等。
合理的存储系统管理能够提高存储系统的效率和可靠性。
五、存储安全1.数据安全存储安全是指对存储中的数据进行保护和控制，以防止非法访问、损坏或泄露。
常见的数据安全措施包括数据加密、访问权限控制和备份恢复。
2.存储设备安全存储设备安全涉及到存储设备的管理和防护。
存储技术基础知识
存储技术基础知识2023/9/7CONTENTS目录04半导体存储03光学存储02磁性存储01存储基本概念05数据存力存储基本概念01存储的作用·存储系统是计算机最重要的组成部分之一，实现“记忆”的功能·存储系统负责对信息数据进行保存，可以支持写入和读取存储的类型（按类别）· 存储分为多种类型，内存(Memory) 和硬盘(Hard Disk)是最常见的两种· 内存有时候也叫运行内存(运存)。
它是CPU和硬盘之间的桥梁，暂时存放CPU中的运算数据存储的类型（按类别）· 关机或断电后，内存上的数据就没有了，属于易失性(VM)存储器· 硬盘比内存的容量更大，存放了大量的数据文件。
只要执行了保存(写入)操作，即便关机或断电，硬盘上的数据仍会继续存在，属于非易失性(NVM)存储器存储器的层次结构· 不同类型的存储器，根据性能和成本的权衡，应用于不同的位置。
· 性能越强的存储器，价格就越贵，会越离计算芯片 (CPU/GPU等)越近· 性能弱的存储器，可以承担一些对存储时延要求低，写入速度不敏感的需求，降低成本。
数据的类型存储技术分类(按介质)· 现代存储技术，主要分为三大类别，分别是: 磁性存储、光学存储以及半导体存储.磁性存储02磁存储时代磁带机存储器· 以磁带为存储介质，由磁带机及其控制器组成的存储设备，是计算机的一种辅助存储器· 磁带机由磁带传动机构和磁头等组成，能驱动磁带相对磁头运动，用磁头进行电磁转换，在磁带上顺序地记录或读出数据。
· 低成本的存储方式，经常用于冷数据的离线存储硬盘(HDD)的基本知识硬盘(磁性)的组成· 主流的硬盘，扇区密度是一致的，也就是说，越靠外侧，扇区数越多。
每个扇区的大小是4K字节，用一个逻辑块编号寻址 (LBA，Logical Block Addressing)· 以扇区为基础，一个或多个连续的扇区组成一个块，叫做物理块。
存储基础知识PPT课件
最新课件
36
存储系统的几种基本架构
最新课件
DAS NAS
SAN
37
DAS（Direct Attached Storage ）
最新课件
38
NAS（Network Attached Storage）
•NAS = Optimized for File I/O
最新课件
39
SAN （Storage Area Network）
40-pin 主/从盘 连接器 电源 跳线 连接器
最新课件
13
SCSI接口硬盘介绍
80-pin 公接头
最新课件
14
FC接口硬盘介绍
最新课件
15
SATA接口硬盘介绍
最新课件
16
SAS接口硬盘介绍
•1•2•3•4 •1 •2 •3 •4
最新课件
17
不同类型接口硬盘的比较
IDE
SATA
SCSI
SAS
•多个物理硬盘
•Raid运算
•控制器
•读I/O
•逻辑磁盘
•-6-
最新课件
6
磁盘阵列
• 常见的磁盘阵列组成部分： 控制器和磁盘柜分离
控制器
+
=
磁盘扩展柜(JBOD) 磁盘阵列
控制器和磁盘柜一体
+
控制器模块
磁盘柜
=
磁盘阵列
• 主要分类 • 按控制器数量： JBOD，双控制器阵列，多控制器 阵列 • 按对外接口：SCSI阵列， FC阵列，i SCSI阵列等
最新课件
FC或IP(GE)
缓存(Cache)
CPU
CPU
后端总线
阵列内置UPS
存储基础知识培训
专用存储网络 (SAN)
学习如何为服务器提供高速数据传输，其目的是 使数据在多个服务器之间共享。
物件存储
介绍一种现代的思想方式，用于访问不同媒介的 对象存储。
备份与归档技术
备份和归档数据，为业务连续性和数据备份计划 提供更好的打击措施。
存储设备的分类
存储安全和可靠性的重要性
数据丢失
防病毒软件的使用，分层备份， 数据加密和MD5校验文件。
在安全的存储中运行业务 系统
了解业务计划的多个组件，以及 如何为存储设备实现基本SLA。
访问控制和可用性
审查访问控制策略，包括访问控 制列表和用户授权，并了解如何 通过混合系统提高可用性。
性能
介绍RS的性能数据，DPM和IOPS， 以及如何定义有效的SLA。
存储管理的方法份和恢复，以及数据安全性检查。
2
容量规划和分配
管理存储设备容量，例如为每个目的分配容量。
3
性能管理和优化
保持高效性能，保证SLA的遵守，以及现有环境的诊断。
存储性能优化技巧
• SSD架构的使用 • 闪存缓存技术 • I/O大小和排队算法 • 分层存储技术 • 缓存策略和调度算法
存储基础知识培训
欢迎大家来到存储基础知识培训，今天我们将会学习关于存储技术的全新领 域。
存储基础知识概述
硬盘驱动器
学习数据的物理存储和SLA规划。
固态硬盘
对于读/写操作和空间进行管理， 以及如何使其性能最佳。
云存储
通过数据同步，备份和灾难恢复 进行云平台的管理。
存储技术的种类
网络附加存储器 (NAS)
直接附加 网络附加 存储区域网络
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2021/2/4
11
NAS (Network Attached Storage)
数据流
数据流
LAN
文件服务器
应用服务器
NAS存储设备
NAS本身装有独立的OS，通过网络协议可以实现完全跨平台共享，支持WinNT、
Linux、Unix等系统共享同一存储分区；NAS可以实现集中数据管理；一般集成本地备
2021/2/4
5
传统计算机存储系统的问题
计算机存储系统
CPU RAM
硬盘
Server
传统计算机存储系统的局限性：
硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位，难满足大容量需 求 单个硬盘存放数据，数据可靠性难 以保证 存储空间利用率低 本地存储，数据分散
2021/2/4
6
外部磁盘阵列的产生
9
存储网络的基本形态
网络存储几种常见类型
DAS (Direct Attached Storage) NAS (Network Attached Storage） SAN (Storage Area Network)
2021/2/4
10
DAS (Direct Attached Storage)
文件服务器
1 存储基础知识
2 存储产品介绍
课
程
3 技术建议书的制作
目
4 配置报价介绍
录
5 存储产品综合解决方案
6 竞争分析
2021/2/4
4
存储基础知识
1.1 存储组网形态 1.2 存储接口技术 1.3 RAID 1.4 磁盘的热备与重构 1.5 存储冗余 1.6 快照与复制 1.7 备份基础知识 1.8 远程容灾基础知识
不占用应用服务器资源 广泛支持操作系统 扩展较容易 即插即用，安装简单方便
高扩展性 高可用性 数据集中，易管理
连接距离短 数据分散，共享困难 存储空间利用率不高 扩展性有限
不适合存储量大的块级应用 数据备份及恢复占用网络带 宽
相比NAS成本较高 安装和升级比NAS 复杂
2021/2/4
14
存储基础知识
设计、使用和配置简单
数据无冗余，一旦阵列 中有一个驱动器故障， 其中的数据将丢失
视频生成和编辑、图像 编辑等对传输带宽需求 较大的应用领域。
2021/2/4
29
RAID 1的工作原理
镜像结构的阵列
逻辑磁盘 D2 D1 D0
2021/2/4
D0,D1,D2经过镜像器
驱动器1 D2 D1 D0
驱动器2 D2 D1 D0
本地存储，数据分散
2021/2/4
8
存储网络的产生
Server
HBA卡
SCSI电缆最长支持25米 FC光纤连接距离可达10公里至100公里
2021/2/4
传统计算机存储系统的局限性：
硬盘成为整个系统的性能瓶 颈 有限的硬盘槽位，难满足大 容量需求 单个硬盘存放数据，数据可 靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储，数据分散
达12m。 支持多达16个设备连接，双通道可达32个设备。
2021/2/4
18
SATA接口概述
SATA（Serial ATA ，串行ATA）采用连续串行的方式传输数据。在同一 时间点内只会有1位数据传输。
SATA的线缆采用7针的细线缆，容易弯曲，易于散热。 SATA硬盘的连接采用点对点方式，每个通道1个硬盘。 SATA硬盘可支持热插拔。 SATA接口支持300MB/s的传输速率。 SATA接口使用的线缆长度可达1m。
2021/2/4
22
磁盘阵列
磁盘阵列
JBOD
RAID
2021/2/4
23
JBOD
JBOD （Just a Bunch of Disks） ：是在逻辑上把几个物理磁盘一个接 一个的串联在一起，其目的纯粹是为了增加磁盘的容量，并不提供数据 安全保障。
数据写入
A,B,C,D,E,F
D0 C B
A
D0D2,D3,D4,D5
驱动器1
D6
D4
D2
D0
各磁盘上的 数据块
驱动器2
D5 D3 D1
各磁盘上的 数据块
条带2 条带1 条带0
28
RAID 0的特性
优点
缺点
应用范围
I/O负载平均分配到所 有的驱动器。由于驱动 器可以同时读写，性能 在所有RAID级别中最 高。 磁盘利用率最高
SAS接口有四路通道，按3Gb/s的SAS标准在单工模式下可以达到 4×3Gb/s的带宽，这就是SAS的宽端口模式。
SAS接口连接的传输距离最长为6m。
2021/2/4
20
FC接口概述
FC（Fiber Channel，光纤通道）最初是专门为网络系统设计的，随着存 储系统对速度的需求，逐渐应用到硬盘系统中。FC是为多硬盘系统环境 而设计的，能够满足高端工作站、服务器、串行数据通讯等系统对高数 据传输率的要求。
驱动器3
D8 D5 D2
磁盘上的数 据分块
条带2(strip) 条带1(strip) 条带0(strip)
2021/2/4
26
RAID数据存取方式
并行存取模式：是把所有磁盘驱动器的主轴马达作精密的控制，使每个 磁盘的位置都彼此同步，然后对每一个磁盘驱动器作一个很短的I/O数据 传送，使从主并机来行 的存每取一个I/O 指令，都平均分布到每一个磁盘驱动器， 将阵列中每一个磁盘驱动器的性能发挥到最大。 －适用范围：大型的、数据连续的以长时间顺序访问数据为特征的应用
D
2021/2/4
24
RAID
RAID（Redundant Array of Independent Disks）：独立冗余磁盘阵 列，简称磁盘阵列。RAID是按照一定的形式和方案组织起来的存储设备。 它比单个存储设备在速度、稳定性和存储能力上都有很大提高，并且具 备一定的数据安全保护能力。
RAID
应用服务器
LAN 数据库服务器
数据流
数据流
数据流
存储设备
存储设备
存储设备
存储设备（RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库）直接连接到服务器； 传统的、最常见的连接方式，容易理解、规划和实施； 没有独立操作系统，不能提供跨平台的文件共享，各平台下数据需分别存储； 各DAS系统之间没有连接，数据只能分散管理；备份软件不能离开服务器支持； DAS的前期投资比较少；
7
智能磁盘阵列的产生
传统计算机存储系统的局限性：
CPU
Server
RAM
硬盘成为整个系统的性能瓶颈
硬盘
SCSI卡
有限的硬盘槽位，难满足大容量 需求 单个硬盘存放数据，数据可靠性
控制器
难以保证
存储空间利用率低
控制器中包含RAID功能、大容量Cache， 同时使得磁盘阵列具有多种实用的功能， 配置专用管理软件进行配置管理
需要专用磁盘做校验盘 使用，如果校验盘故障 会导致数据无备份
任一磁盘写数据将会导 致校验信息的重新计算， 校验盘的写性能可能会 成为瓶颈
适合用于视频生成、视 频编辑等高吞吐量的应 用环境
2021/2/4
33
RAID 5的工作原理
分布式奇偶校验码的独立磁盘结构
D0,D1,D2,D3,D4,D5
1.1 存储组网形态 1.2 存储接口技术 1.3 RAID 1.4 磁盘的热备与重构 1.5 存储冗余 1.6 快照与复制 1.7 备份基础知识 1.8 远程容灾基础知识
2021/2/4
15
常见存储接口技术
存储接口
IDE/ATA
SCSI
SATA
SAS
FC
2021/2/4
16
IDE/ATA接口概述
独立存取模式：对每个磁盘驱动器的存取都是独立且没有顺序和时间间 隔的限制，可同时接收多个I/O Requests，每笔传输的数据量都比较小。 －适用范围：数据存取频繁，每笔存取数据量较小的应用
2021/2/4
27
RAID 0的工作原理
无差错控制的条带化阵列
逻辑磁盘 D0 D5 D4 D3 D2 D1 D0
2021/2/4
19
SAS接口概述
SAS是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同， 都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内 部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设 计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与SATA硬盘的 兼容性。
早期外部存储系统
传统计算机存储系统的局限性：
Server
CPU RAM
硬盘
RAID功能
SCSI卡
JBOD(Just Bound Of Disk)
硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位，难满足大容量 需求 单个硬盘存放数据，数据可靠性 难以保证 存储空间利用率低 本地存储，数据分散
2021/2/4
份软件，可以实现无服务器备份功能；NAS系统的前期投入相对较高。
NAS内每个应用服务器通过网络共享协议（如：NFS、CIFS）使用同一个文件管理
系统；NAS关注应用、用户和文件以及它们共享的数据；磁盘I/O会占用业务网络带宽。
2021/2/4
12
SAN (Storage Area Network)
FC接口能够支持1Gb/s 、2Gb/s和4Gb/s的数据传输速率。 FC支持最长的长度超过了10km。 FC硬盘支持双FC接口同时工作，可互为备份，并为硬盘提供电源和控制
系统内部所有硬盘上数据的输入和输出。
2021/2/4
21
存储基础知识
1.1 存储组网形态 1.2 存储接口技术 1.3 RAID 1.4 磁盘的热备与重构 1.5 存储冗余 1.6 快照与复制 1.7 备份基础知识 1.8 远程容灾基础知识