存储基础知识精简版v1.0-20130507
存储基础知识
存储基础知识（本文挡还在修改过程中，仅供内部参考，1.0版本之后再正式发布）技术部2011年7月文档信息文挡名称 初稿作者 审核 建立日期 存储基础知识V0.1 柏松波文档修订记录目 录第1章 网络存储主要技术 (6)1.1 概述 (6)1.2 DAS (6)1.3 SAN (7)1.3.1 什么是SAN (7)1.3.2 SAN的误区 (7)1.3.3 SAN的组成 (8)1.3.4 FC SAN的问题 (8)1.3.5 IP SAN (9)1.4 NAS：网络附加存储 (10)1.5 SAN和NAS (11)第2章 主要协议和相关技术 (12)2.1 SCSI (12)2.2 FC（光纤通道） (12)2.3 I SCSI (14)第3章 文件系统相关知识 (16)3.1 什么是文件系统 (16)3.2 主流文件系统和特点 (17)3.3 NFS和CIFS网络文件系统工作原理和特点 (19)3.4 存储系统与文件系统的关系 (20)第4章 RAID技术 (21)4.1 RAID概述 (21)4.2 RAID级别 (21)4.2.1 RAID0 (21)4.2.2 RAID1 (22)4.2.3 RAID2 (23)4.2.4 RAID3 (23)4.2.5 RAID4 (24)4.2.6 RAID5 (24)4.2.7 RAID6 (25)4.2.8 RAID10 (25)4.2.9 RAID01 (26)4.2.10 JBOD (27)4.3 不同RAID级别对比 (27)第5章 主机系统高可用技术 (30)5.1 概述 (30)5.1.1 双机热备份方式 (30)5.1.3 群集并发存取方式 (31)5.2 工作模式 (31)5.2.1 双机热备份方式 (31)5.2.2 双机互备方式 (32)5.2.3 群集并发存取方式 (32)5.3 适用场合 (32)5.4 对存储系统的要求 (33)第6章 数据一致性 (35)6.1 数据一致性概述 (35)6.2 C ACHE引起的数据一致性问题 (35)6.3 时间不同步引起的数据一致性问题 (36)6.4 文件共享中的数据一致性问题 (36)第7章 数据复制与容灾 (38)7.1 灾难恢复/业务连续性 (38)7.2 数据备份系统 (40)7.2.1 数据备份 (40)7.2.2 数据复制 (42)7.3 数据一致性 (45)7.4 总结 (46)第8章 备份技术 (47)8.1 什么是备份 (47)8.2 备份与拷贝、归档的区别 (47)8.3 常规备份的实现方式 (47)8.4 LAN F REE和S ERVERLESS备份 (48)8.5 主流备份软件和介质 (49)8.6 备份技术新趋势 (50)第9章 存储连接设备 (52)9.1 HBA卡介绍 (52)9.1.1 FC HBA相关知识： (52)9.1.2 主要HBA卡厂商 (53)9.1.3 iSCSI HBA相关知识 (54)9.1.4 iSCSI HBA和TOE网卡主要厂商 (54)9.2 FC连接设备介绍 (54)9.2.1 FC HUB相关知识 (54)9.2.2 FC Switch相关知识 (54)9.2.3 FC Director相关知识 (55)9.2.4 iSCSI-FC存储路由器 (55)9.2.5 FC Switch和FC Director主要厂商 (56)第10章 信息生命周期 (57)10.2 信息生命周期的实现 (58)10.3 实现ILM的技术保障和面临的挑战 (58)10.4 信息生命周期管理现状 (58)10.5 法规遵从与信息生命周期管理 (59)10.6 与信息生命周期相关的存储技术 (59)10.6.1 固定内容管理 (59)10.6.2 WORM (59)10.7 怎样看待信息生命周期管理 (60)第11章 其他存储技术及标准 (61)11.1 SMI－S (61)11.2 CDP（持续数据保护） (62)11.3 虚拟存储 (63)11.4 网格计算 (64)11.5 高性能计算 (64)11.6 负载均衡 (65)第12章 章常见主机及操作系统 (66)12.1 主机架构及操作系统概述 (66)12.1.1 主机架构 (66)12.1.2 操作系统 (66)12.1.3 操作系统比较 (67)12.2 常见主机厂商及常见产品介绍 (67)12.2.1 IBM (67)12.2.2 SUN (67)12.2.3 HP (67)12.3 操作系统应用特点 (67)第13章 章常见数据库及应用系统 (68)13.1 数据库厂商介绍 (68)13.1.1 Oracle (68)13.1.2 DB2 (68)13.1.3 Sybase (68)13.1.4 MS SQL Server (68)第14章 存储厂商 (69)第15章 存储集成商 (70)第1章 网络存储主要技术1.1概述存储系统是整个IT系统的基石，是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台。
第1章存储基础知识精品PPT课件
ISSUE 1.0
引入
数据信息是不断日益增长的 如何保护数据信息的安全、可用性成为非常重要的问
题 信息技术和存储技术的广泛、快速应用推动存储行业
的快速发展
课程目标
学习完本课程，您应该能够：
了解存储行业的基础知识 了解与存储技术相关的主机系统相关知识 了解与存储技术相关的常用数据库知识 了解存储行业的常见数据备份知识 了解存储行业中的数据容灾知识
备份设备
备份设备
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Server-Less
应用服务器
应用服务器
指令流
LAN
备份服务器
生产卷
快照卷 Storage network
备份设备
备份设备
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目录
存储概述 主机基础知识 数据库基本知识 备份常用知识 远程容灾
容灾
提供一个能防止用户业务环境系统遭受各 种灾难破坏的信息系统
具备在灾后快速恢复的能力 能够满足信息系统业务连续性需求的系统
另外位置
逻辑备份
导出（Export）：使用指令将数据从数据库中
提取出来
19
目录
存储概述 主机基础知识 数据库基本知识 备份常用知识 远程容灾
数据备份
将正常时刻的数据以某种格式和方式加 以保存
在数据遭受破坏或其他特定情况下可以 将数据恢复到以前某个时间点的状态
21
备份技术
备份窗口
于网络的容灾
36
写在最后
Switch
主数据
存储设备
副本数据
存储设备
34
基于网络的容灾
主用服务器 虚拟化设备
网络
数据复制
备用服务器
Switch 虚拟化设备
存储基础知识1_介质和阵列ppt课件
✓ 传输速率(Data Transfer Rate) 硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节 每秒（MB/s）。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部数据传输率。
✓ 内部传输率(Internal Transfer Rate) 也称为持续传输率(Sustained Transfer Rate)，它反映 了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于硬盘的旋转速度。
✓ More capacity per disk ✓ More sectors per track towards edge ✓ Since disk spins at constant speed, outer tracks have faster data rate
Bandwidth outer track 1.7x inner track!
访问时，先要选择柱面，其次要选择磁头（也就是选择盘面）和扇区。 所以，寻址用的地址信息应该有柱面号、磁头号和扇区号。
8
硬盘存储结构
磁头Head
✓ 磁头是硬盘中最昂贵、最重要的部件。MR磁头（Magnetoresistive heads），即磁阻磁头，采用的 是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头 则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分 别进行优化，以得到最好的读/写性能。
500-600K hrs 1m
$.01 - $.02 5.4 or 7.2K RPM
8MB
SAS 300-600MB/Sec
1.2M hrs 10m
$.05 - $.08 (Est) 10-15k RPM 64MB
19
各类硬盘对比
【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。
存储基础知识
Clik盘片只有50.8mm×50.8mm(2英寸×2英寸)大小，容量为 40MB，艾美加公司为其推出了两款驱动器，一款是面向笔记本电 脑的PCMCIA卡式驱动器，该驱动器采用与Zip类似的读写技术， 磁盘转速为2941r/min，平均寻道时间为29ms，数据持续传输 速率达到了620KB/s，同时为其配备的QuikSync软件能自动将笔 记本电脑中的重要文件备份到Clik盘片上，提供了文件的实时保 护和管理；另一款是面向数码相机应用的SM卡和CF卡读写器，它 可以将SM卡和CF卡中的数据读出并写入Clik中，再将Clik中的数 据通过计算机的并口传送到计算机，这种驱动器的平均寻道时间 小于25ms，平均持续数据传输速率为700KB/s。IBM的CF卡式 硬盘是对常规硬盘的一种微缩，体积只有 50mm×42.8mm×36.4mm，重量为16g，容量有170MB和 340MB两种。它采用标准的CF+接口方式，磁盘转速为 4500r/min，平均寻道时间为15ms，介质数据传输速率为 30.1Mbps～45.2Mbps，接口数据传输速率为5.2MB/s。其读写 速度丝毫不逊色于一些传统硬盘，同时其防可擦除程序存储器）的一种，它使用浮动栅晶体管作 为基本存储单元实现非易失存储，不需要特殊设备和方式即可实现实时 擦写。闪存采用与CMOS工艺兼容的加工工艺，现在大多数闪存采用的 是0.5mm、0.35mm工艺，三星已经推出了0.27mm工艺的闪存，不久 0.25mm工艺也将实现。随着集成电路工艺技术的发展，闪存内部电路 密度越来越大，每个晶体管的存储字节数也越来越多，从而使闪存的容 量不断增大，三星和东芝计划到2001年推出容量达1GB的闪存芯片。近 几年各种形式的基于闪存的存储设备如雨后春笋般诞生，它们的外形结 构丰富多彩，尺寸越来越小，容量越来越大，接口方式越来越灵活。 目前最新的第四代闪存卡，主要有SanDisk的MultiMedia卡、 NexcomTechnology的SerialFlash卡和Sony的MemoryStick记忆棒。 第四代闪存卡均采用了串行闪存芯片，芯片外部引脚大大减少，同时由 于采用串行方式读写数据，芯片功耗也降低了许多。MultiMedia卡采用 7脚接口，外型尺寸为32mm×24mm×1.4mm，最大容量为32MB， 数据传输速率为2MB/s，为扩展其应用范围，SanDisk还推出了并口和 USB接口的MultiMedia卡适配器，计算机可以方便地读写MultiMedia卡。
【存储入门必读】存储基础知识
【存储入门必读】存储基础知识如果你能熟悉掌握这里面所有的内容，相信你的存储武功将非常了得。
同时，对你练习上层武功打下坚实的基础！以下为精彩内容目录：第1章网络存储主要技术1.1 NAS简介1.2 SAN简介1.3 SAN与NAS的区别1.4 SCSI访问控制原理介绍1.5 NAS实现类型对比：统一式、网关式和横向扩展式（Scale-out）1.6 SAN网络性能问题排错指南1.7 存储性能瓶颈的成因、定位与排查1.8 什么是zone？如何做zone？如何做好zone？1.9 CIFS安全协议之Kerberos第2章主要协议和相关技术2.1 SCSI访问控制原理介绍2.2 FCIP基本概念2.3 iSCSI, FC和FCoE的比较2.4 网络虚拟化（一）网络虚拟化（二）网络虚拟化（三）网络虚拟化（四）网络虚拟化（五）2.5 SMI-S协议简介2.6 iSCSI存储系统基础知识（一）iSCSI存储系统基础知识（二）iSCSI存储系统基础知识（三）2.7 Fibre Channel光纤通道系统基础（一）Fibre Channel光纤通道系统基础（二）Fibre Channel光纤通道系统基础（三）2.8 InfiniBand技术简介2.9 新的业务环境对光纤通道的需求——浅谈第六代光纤通道标准2.10 以太网矩阵(Ethernet Fabric)简介2.11 浅谈SDN和NFV的区别2.12 工欲善其事，必先利其器–网络抓包第3章文件系统相关知识3.1 什么是文件系统3.2 CIFS3.3 NFS3.4 NFSv4新特性介绍3.5 CIFS和NFS区别3.6 存储系统与文件系统的关系3.7 分布式文件系统发展史3.8 Wireshark入门：第一次亲密接触3.9 数据类型概念和应用场景第4章 RAID技术详解4.1 RAID类型介绍4.2 磁盘寻址4.3 如何计算磁盘性能4.4 浅谈RAID写惩罚（Write Penalty）与IOPS计算4.5 企业级闪存盘的结构和特征4.6 Raid-7小七的故事4.7 浅谈硬盘构造及IOPS的计算第5章数据复制与容灾5.1 恢复时间目标（RTO）和恢复点目标（RPO）5.2 备份数据到磁盘技术5.3 数据中心变革–从主动/被动到双活5.4 满足变化中存储需求的高效架构5.5 数据缩减技术效率对比第6章备份技术6.1 浅谈重复数据删除技术的风险和预防之策6.2 NAS环境中的备份6.3 制定备份策略需要考虑哪些因素？6.4 备份系统的设计和备份技术的选择6.5 LTO线性磁带开放技术简介6.6 浅谈重复数据删除的实现6.7 物理磁带库简介6.8 备份和归档的区别6.9 备份架构——三种基本备份拓扑6.10 虚拟磁带库(VTL)简介6.11 面向大数据的归档解决方案6.12 备份基础之备份策略6.13 备份基础之完全、增量与差异备份6.14 数据库备份注意事项6.15 浅谈虚拟磁带库备份的性能问题6.16 备份性能问题简单分析6.17 虚拟机备份恢复简介和常见案例分析第7章 windows相关7.1 磁盘分区对齐详解与配置 - Windows篇7.2 Windows Perfmon与Linux IOstat存储性能工具7.3 Windows存储管理之磁盘类型简介7.4 Windows存储管理之磁盘结构详解7.5 Windows磁盘MBR结构详解– Basic Disk篇7.6 Windows GPT磁盘GUID结构详解7.7 存储SCSI锁解读：Windows Cluster篇7.8 Windows扩展逻辑卷的操作方法第8章 Linux相关8.1 Linux存储管理基础：如何理解I/O？8.2 AIX主机逻辑卷管理器（LVM）概念详解8.3 磁盘分区对齐详解与配置– Linux篇8.4 Linux系统设备驱动入门8.5 细数Linux发行版8.6 逻辑卷管理器（LVM）概念解析8.7 Linux存储管理常见问题与解答8.8 Linux系统SCSI磁盘管理全攻略（一）Linux系统SCSI磁盘管理全攻略（二）Linux系统SCSI磁盘管理全攻略（三）8.9 Linux主机HBA常用操作指南8.10 Linux/AIX系统实用监控命令详解8.11 浅谈主机FC-HBA卡更换第9章存储网络技术9.1 SFP模块光信号强度知识介绍9.2 SAN管理入门系列（一）交换管理工具9.3 Link Aggregation(链路聚合)9.4 SAN网络设计原则9.5 存储区域网络(SAN)中各种缓存(Cache)技术的应用和比较9.6 了解FCoE的8个技术细节9.7 FCoE与FCIP间的小同大异9.8 SAN网络迁移指南——Brocade篇9.9 SAN网络迁移指南——迁移前准备工作第10章存储I/O专栏10.1 正确描述I/O类型10.2 关于不同应用程序存储IO类型的描述10.3 数据库存储I/O类型分析与配置– SQL Server篇10.4 浅析I/O处理过程与存储性能的关系10.5 存储系统性能 - 带宽计算第11章云存储概念11.1 云计算定义 - NIST11.2 云计算服务的三种类型（SaaS、PaaS、IaaS）11.3 云计算的三种模型：公有云、私有云和混合云11.4 VMware存储：SAN配置基础11.5 对比ScaleIO和VMware的VSAN技术(上)对比ScaleIO和VMware的VSAN技术(下)11.6 云计算时代如何部署你的应用？公有云、私有云、混合云还是原有环境？11.7 私有云项目实施的四个阶段11.8 VMware的二种数据存储形式：VMFS和NFS11.9 虚拟环境下存储管理的建议与最佳实践11.10 VMware vCloud Hybrid Service混合云解决方案11.11 VMware Virtual Volume (VVol)虚拟卷技术初探11.12 什么是IaaS, PaaS和SaaS及其区别第12章其它存储技术12.1 PowerPath功能概览12.2 软件定义存储概念解析12.3 Flash中的Flash12.4 论存储IOPS和Throughput吞吐量之间的关系12.5 浅析闪存盘（Flash Drive）内部架构与应用考虑12.6 智能存储系统概念解析12.7 存储技术基本概念12.8 决定存储工作负载特征的几个要素和测量方法12.9 什么是Hadoop即服务（Hadoop-as-a-Service）12.10 初级DBA需要知道的十件事12.11 什么是固态阵列SSA（Solid-State Array）12.12 什么是超融合系统、集成系统和参考架构12.13 闪存存储常见问题及术语定义12.14 融合基础架构概念解析12.15 超融合基础架构概念解析第13章大数据13.1 什么是“数据湖”13.2 “大数据”概念解析13.3 大数据如何创造价值13.4 当存储遇上大数据13.5 EMC存储上的大数据系列文章第14章资料推荐14.1 存储基础（一）14.2 存储基础（二）14.3 一站式学习Wireshark14.4 网络基本功学习系列14.5 Iometer学习笔记（一）到（六）。
华为存储专题介绍PPT课件
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FC SAN起源（由DAS到FC SAN）
服务器 FC交换机
FC链路
FC SAN 控制器
• FC SAN（Fiber Channel Storage Area Network） • 时间：90年代中后期 • 背景：为解决DAS扩展性差的问题，将存储设备网络
化，可以同时连接上百台服务器 • 连接方式：FC光纤，使用专用的FC交换机 • 访问方式：后端一台存储设备的存储空间可以划分为
90年代之后
时间
4
存储主要协议
➢SCSI协议： （Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）是一种为小型机研制的接口技术，用于主机与外 部设备之间的连接。SCSI-3是所有存储协议的基础，其它存储协议都用到SCSI的指令集。优点：与主机无关、多设备并行、 高带宽。缺点：允许连接设备数量少、连接距离非常有限。 ➢FC协议： FC是光纤通道（Fiber Channel）的简称，用于服务器与共享存储设备的连接，存储控制器和驱动器之间的内部 连接，是一种高性能的串行连接标准。其接口传输速率目前有4Gbps 、8Gbps几种标准。传输介质可以选择铜缆或光纤，传 输距离远，支持多种互联拓扑结构。光纤通道是构建FC SAN的基础，是FC SAN系统的硬件接口和通信接口。
➢SAS协议： （Serial Attached SCSI）即SCSI总线协议的串行标准，即串行连接SCSI；SAS采用串行技术以获得更高的扩 充性，并兼容SATA盘。目前SAS的最高传输速率高达3Gpbs、6Gbps，支持全双工模式。
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DAS起源
服务器
SAS
控制器
FC
SCSI
控制器 控制器
磁盘阵列
存储相关的基本知识
存储相关的基本概念何謂DASDAS是企業最早採行的On Line型儲存設備:主要組成成分包括儲存裝置以及連接主機的介面卡(Host Bus Adapter，HBA)。
由於DAS是將儲存裝置直接與主機相連，這樣的設計能夠提供較高的安全性；但是在存取動作上就比較缺乏效率。
倘若企業內其他的主機想要存取另一主機相連的儲存裝置的資料，則資料傳送便必須經過區域網路﹙LAN﹚及該主機，此舉不僅增加主機的工作量，也會拖累該區域網路的傳輸速度。
在過去，企業大多採用DAS執行儲存及備份的工作，但是在企業資料量大幅增加的情況下，DAS開始無法滿足企業對儲存與備份工作的需求，漸漸的趨向於特殊的專業領域中應用，尤其在不需要跨平台與跨網路整合企業當中是很好的選擇，但近來SAN及NAS 出現後，DAS已經逐漸被取代。
如下图：何謂NAS (Network Attached Storage﹚NAS是將儲存系統透過專用的檔案伺服器直接連到區域網路上:伺服器是專門設計用來進行資料存取的動作，因此企業內的其他主機系統便不須同時兼負資料存取的動作，而有更大空間去進行其他的工作。
原則上，NAS適合存放不需要運算的資料，例如電子郵件與檔案等。
網路附加存儲設備（NAS）是一種專業的網路文件存儲及文件備份設備，或稱為網路直聯存儲設備、網路磁片陣列。
一個NAS裏面包括核心處理器，文件服務管理工具，一個或者多個的硬盤驅動器用於數據的存儲。
NAS 可以應用在任何的網路環境當中。
主伺服器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix, Linux)和CIFS格式等等。
NAS 系統可以根據伺服器或者客戶端電腦發出的指令完成對內在文件的管理。
另外的特性包括：獨立於操作平臺，不同類的文件共用，交叉協議用戶安全性/許可性，瀏覽器界面的操作/管理，和不會中斷網路的增加和移除伺服器。
如下图：何謂SAN ﹙Storage Area Networking﹚SAN的概念即是將許多儲存裝置從區域網路獨立出來成為另一個網路:目的在於得以實現伺服器與儲存設備間多對多的高速連接。
存储基础知识
RAID 3的工作原理
带奇偶校验码的并行阵列
驱动器1 D6 D3 D0
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
的基础结构 ；
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
存储网络的三种形态比较
DAS
NAS
传输类 SCSI、FC
IP
型
数据类 型
数据块
文件
典型应 用
任何
文件服务器
优点
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
磁盘与服务器分离， 便于统一管理
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
SAN IP、FC、
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。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
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
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
外部磁盘阵列的产生
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
存储通用基础知识
RAID 0
14
RAID 1
RAID 10
RAID 5
RAID 6
存储RAID2.0技术
RAID 2.0技术有别于传统RAID以硬盘为单位组成RAID组，而是以硬盘中的一个小块为单位，经过两次组合切割和一次 RAID计算而组成的逻辑卷的技术。
由此带来的好处，1）大幅缩短数据重构时间，从10 小时到 30 分钟，使重构速度提升20倍，2）大幅降低重构过程对业 务的影响和多盘失效的概率，存储池内所有硬盘参与重构，仅重构业务数据；3）延长硬盘寿命，避免局部过热。
SmartCache池：负责管理SSD盘，为SmartCache 分区提供8MB粒度的SSD资源分配与回收；每个控 制器有独立的SmartCache池；每个SmartCache池 只 归 属 于 某 一 个 控 制 器 ； 每 块 SSD 只 能 属 于 某 个 SmartCache池；
物理硬盘存储池 Pool
Chunk
CKG
Extent
Volume
分级
不分 级
10
多种类型硬盘同时 存放于存储池
每个硬盘空间被切分成精 来自不同硬盘上的 CKG被切分成更
细粒度的块Chunk
Chunk组成CKG 细粒度的空间
不分级
多个Extent组成 Volume
主机看见LUN
10
8
6 4 2
0
LUN可在短时间内创建成功
SAN
应用服务器 应用服务器 文件系统 文件系统
NAS
多个 应用服务器
硬盘
硬盘
SAN
LAN
RAID功能 SCSI卡
SCSI卡
RAID
W
控制器
JBOD(Just a Bunch Of Disk)
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CY09
－－专业硬盘厂家的观点
SCSI
FC
SAS
xATA
Source: Seagate Market Research 2007
9
SSD硬盘介绍
SSD（Solid State Disk）硬盘
一般指使用Flash存储介质的固态硬盘，特
别之处在于没有机械结构，利用传统的闪存
特性，以区块擦除和写入的方式实现写功能
RAID
可靠性 性能
• CPU运算速度飞 速提高，数据读 写速度不应该成 为计算机系统处 • 计算机发展初期， 理的瓶颈 大容量硬盘价格 非常高，而需要 存储的数据量越 来越大 • 信息时代，数据 对企业和个人的 重要性越来越大， 数据存储安全更 需要保障
容量
11
RAID基本概念——物理卷和逻辑卷
存储基础知识培训
1 3 2 3 3 4 3
基础知识 数据保护
虚拟化
应用技术
2
硬盘的主要指标
容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字
节为基本单位
转速：指硬盘主轴马达的转动速度，单位 为RPM（Round per Minute)，即每分
钟盘片转动次数
缓存：是硬盘控制器上的一块内存芯片， 具有极快的存取速度，它是硬盘内部盘片
2001
73GB
2002
73GB
2005
73GB
5
FC接口硬盘介绍
FC硬盘采用FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop，光纤通道仲裁环) 接口模式 FC-AL是一种双端口的串行存储接口 FC-AL支持全双工工作方式 FC-AL利用类似SATA/SAS所用的4芯连 接，提供一种单环拓扑结构，一个控制 器能访问126个硬盘
F0
B1 C1 ……
异或运算
A0 A1 P02 A2 硬盘0
B0 P01 B1 B2 硬盘1
P00 C0 C1 P03 硬盘2 异或运算
D0 D1 P12 D2 硬盘3
E0 P11 E1 E2 硬盘4
P10 F0 F1 P13 硬盘5
21
RAID失效处理--热备
磁盘阵列
热备盘
控制器1 LUN 0 LUN 1
控制器2
磁盘阵列
28
多路径管理软件
应用 文件系统 磁盘驱动
应用 文件系统 磁盘驱动
虚拟设备
? ? ? ? ? ? ? ?
LUN0 LUN0 LUN0 LUN0 LUN1 LUN1 LUN1 LUN1
? ? ? 多路径软件 ? ? ? ? ?
LUN0 LUN0 LUN0 LUN0 LUN1 LUN1 LUN1 LUN1
HBA1
HBA2
HBA1
HBA2
HBA故障
交换机
控制器1 磁盘阵列 LUN 0 LUN 1
控制器2
30
多路径故障切换－HBA故障路径切换
服务器I/O 多路径软件
LUN0 LUN0 LUN0 LUN0 LUN1 LUN1 LUN1 LUN1 LUN0 LUN0 LUN0
服务器I/O 多路径软件
• RAID由几个硬盘组成 ，从整体上看相当于一个物理卷 • 在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通 过LUN（Logic Unit Number）来标识
逻辑卷
LUN1
逻辑卷
LUN2
LUN3
物理卷
物理卷
RAID10
RAID5
单个物理卷上创建1个逻辑卷
单个物理卷上创建2个逻辑卷
全局热备
磁盘1
磁盘2
磁盘3
磁盘4
磁盘5
磁盘6
RAID 5
磁盘阵列
RAID 5
专用热备
热备盘
热备盘
磁盘1
磁盘2
磁盘3
磁盘4
磁盘5
磁盘6
RAID 5
RAID 5
22
磁盘阵列
• 磁盘阵列包括两大主要部件：控制 器和磁盘柜
控制器
• 控制器是磁盘阵列的“大脑”，主 要部件为处理器和缓存，最先主要 实现简单IO操作、RAID管理功能， 随着技术发展，能够提供各种各样 磁盘柜 的数据管理功能，如快照、镜像、 复制等 • 磁盘柜包含了多块的磁盘，本身既 没有处理器，也没有缓存，RAID 及数据管理功能通过控制器实现
数据
A B C D E F G H
……
A E I
B F J
C G K
D H L
15
RAID级别 —— RAID 1
RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘
数据
A B C D E
……
A B C D E
=
A B C D E
16
RAID级别 —— RAID 3
6
SATA接口硬盘介绍
SATA：Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment )串 行ATA SATA采用串行方式进行数据传输，接口速 率比IDE接口高，最低为150MBps，并且第 二代（SATAⅡ ）300MBps接口硬盘已经形 成商用，规划内的最高速率可达600MBps SATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插 拔，即插即用
RAID级别 —— RAID 5
RAID 5与RAID 3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上， RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保 存在不同硬盘上。RAID 5是最常用的RAID方式之一
数据
A0 B0 C0 D0 A1 B1 C1
E1
A2 B2
D2
……
异或运算
12
RAID、逻辑卷的形成过程
物理卷
（RAID）
物理磁盘
13
RAID、逻辑卷的形成过程
LUN1
LUN2
LUN3
逻辑卷
分割
物理卷
（RAID）
物理磁盘
14
RAID级别 —— RAID 0
RAID 0即没有容错设计的条带硬盘阵列（Striped Disk Array without Fault Tolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬 盘中
RAID 3即有校验的并行数据传输（Paralleled transfer with parity），
数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据
A B C D
……
异或运算
A0 B0 C0 D0
A1 B1
A2 B2
PA
PB
PC PD
校验盘
C1
D1
数据盘
C2
D2
17
RAID1镜像对，第二级为RAID 0
A B C D E F G H
A
A
B D F H
B D F H
C
E G
C
E
G
20
RAID组合级别 —— RAID 50
RAID 50是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，最低一级是 RAID 5镜像对，第二级为RAID 0
A0 B0 D0 E0 A1 C0 D1
CPU 后端总线
CPU
磁盘 阵列外臵UPS 阵列内臵UPS
外臵UPS保护整机
电池保护Cache
内臵UPS保护控制器
27
多路径的问题
LUN1 LUN0 LUN0 LUN1 LUN1 LUN0 LUN0 LUN1
主机A HBA01 HBA02
主机B
交换机
路径1：HBA01 －>控制器1 路径2：HBA01 －>控制器2 路径3：HBA02 －>控制器1 路径4：HBA02 －>控制器2
硬件 (HBAs)
硬件 (HBAs)
主机无法读写
主机正常读写
29
多路径故障切换－HBA故障路径切换
服务器I/O 多路径软件
LUN0 LUN0 LUN0 LUN0 LUN1 LUN1 LUN1 LUN1 LUN0 LUN0 LUN0
服务器I/O 多路径软件
LUN0 LUN1 LUN1 LUN1 LUN1
磁盘电缆
23
常见磁盘阵列
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，SAS阵列等
24
阵列控制器内部结构
常见控制器内部组件
前端总线 前端总线 缓存(Cache) CPU 后端总线 CPU
1000系列独特的 一体化设计
前端（对外RJ45口） 控制器缓存(Cache) CPU RAID CPU 后端总线 CPU 后端连接 16磁盘位 CPU
系统缓存
读缓存 写缓存
注：缓存电池、RAID 控制器可选设计
校验信息Px分布式存储
A0 A1 A2 A3 P4
B0 B1 B2 P3 B4
C0 C1 P2 C3 C4
D0 P1 D2 D3 D4
P0 E1 E2 E3 E4
18
RAID级别 —— RAID 6
• 定义：
–广义上讲，能够允许两个硬盘同时失效的RAID级别统称为RAID 6 –狭义上讲，特指Intel的RAID P+Q技术 –硬盘空间利用率为(N-2)/N，N为RAID6阵列硬盘总数