存储磁盘阵列技术
容灾备份技巧：磁盘阵列与存储网络配置(一)
容灾备份技巧：磁盘阵列与存储网络配置引言：随着信息技术的快速发展，数据对于企业的重要性日益凸显。
因此，对数据的安全性和可靠性的要求也越来越高。
在面对日益频繁的数据故障和灾难时，一套完善的容灾备份方案显得尤为重要。
本文将重点介绍容灾备份技巧中的磁盘阵列与存储网络配置。
一、磁盘阵列磁盘阵列是指将多个独立的硬盘通过特定的方式连接在一起，形成一个逻辑上的整体。
它具有提高性能和可靠性的优势，可实现数据的快速读写和故障容错。
1. RAID技术RAID（Redundant Array of Independent Disks），即独立磁盘冗余阵列技术，是常用的磁盘阵列技术之一。
它将多个硬盘组织成一个逻辑上的整体，并通过数据分布和冗余技术实现数据的读写性能提升和数据的容错能力。
2. RAID级别RAID技术可以根据不同的要求选择不同的RAID级别。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5等。
RAID 0通过数据分布实现读写性能的提升，但无冗余机制；RAID 1通过数据镜像实现数据的冗余备份，但无读写性能提升；RAID 5通过数据分布和奇偶校验实现读写性能提升和数据的容错能力。
3. 热备份和冷备份热备份和冷备份是磁盘阵列中常用的两种备份方式。
热备份指在设备运行期间实时进行备份，对业务的影响较小，但要求硬件设备支持热插拔。
冷备份指在设备停机期间进行备份，对业务有一定的影响，但不要求硬件设备支持热插拔。
二、存储网络配置存储网络配置是容灾备份技巧中另一个重要的方面。
在大规模数据存储和备份中，光纤通道和以太网是常用的存储网络技术。
1. 光纤通道光纤通道是一种基于光纤传输的高速存储网络技术，具有低延迟、高带宽和高可靠性的特点。
它能够满足大规模数据的高速传输和备份需求，并支持多路径冗余、故障自愈等功能。
2. 以太网以太网是一种常见的局域网通信技术，也可以用于存储网络。
采用以太网作为存储网络配置能够降低成本，并支持IP协议，方便管理和监控。
磁盘阵列方案
- RAID 6：双分布式奇偶校验，提高数据可靠性，但性能略低于RAID 5。
根据用户数据重要性及性能需求，推荐使用RAID 5或RAID 6。
2.硬件选型
-磁盘驱动器：选用企业级硬盘，具备高可靠性、大容量等特点。
-控制器卡：选用支持RAID功能的控制器卡，确保数据传输稳定。
2.数据安全性是企业最为关注的问题，需确保数据不因硬件故障而丢失。
3.高效的数据访问速度对于提升企业业务处理能力至关重要。
4.遵守国家相关法律法规，确保数据存储的合法合规性。
三、方案设计
1.存储架构选择
-采用RAID技术构建磁盘阵列，以实现数据的高效处理和冗余保护。
-根据数据重要性和性能需求，推荐使用RAID 5或RAID 6级别。
-按需调整数据保护策略，确保数据安全。
-定期进行性能评估，优化系统性能。
3.应急预案
制定磁盘阵列故障应急预案，确保在发生故障时能快速响应，降低损失。
本方案旨在为用户提供一套合法合规、高效稳定的磁盘阵列解决方案，确保数据安全性和访问速度，满足用户业务需求。在实施过程中，需根据实际情况调整和优化方案，确保项目顺利进行。
3.验收测试
-对磁盘阵列的性能、可靠性和安全性进行全面的测试。
-确认系统满足设计要求，达到预期性能指标。
五、运维管理
1.运维团队
-建立专业的运维团队，负责磁盘阵列的日常运维工作。
2.运维策略
-定期进行系统维护，包括硬件检查、软件更新等。
-监控系统性能，及时调整策略，优化资源分配。
-制定应急预案，对可能发生的故障进行预演和应对。
5.合法合规性
优化存储结构,提升数据存储能力
优化存储结构，提升数据存储能力优化存储结构，提升数据存储能力随着科技的迅速发展和大数据时代的到来，数据存储的需求越来越庞大。
为了满足这种需求，优化存储结构是至关重要的。
通过优化存储结构，可以提高数据存储能力，增强数据处理的速度和效率。
本文将探讨几种优化存储结构的方法，以提升数据存储能力。
1. 磁盘阵列技术磁盘阵列技术是一种将多个磁盘组合在一起形成一个逻辑上的单个磁盘的技术。
通过将数据分布在多个磁盘上，并使用冗余和并行存储来提高数据存储的安全性和并发性。
常见的磁盘阵列技术包括RAID0、RAID1、RAID5等。
RAID0通过将数据分块存储在多个磁盘上，提高数据读写速度。
RAID1通过将数据复制存储在多个磁盘上，提高数据的冗余性和可靠性。
RAID5通过将数据和奇偶校验位存储在不同的磁盘上，提高数据的冗余性和恢复能力。
2. 压缩技术压缩技术是将存储在磁盘上的数据进行压缩，以减少存储空间的方法。
常见的压缩技术包括无损压缩和有损压缩。
无损压缩技术可以将数据在不丢失任何信息的情况下进行压缩，例如gzip和zip等。
有损压缩技术可以通过舍弃某些数据以提高压缩率，例如JPEG和MP3等。
通过使用压缩技术，可以节省存储空间，提高数据存储的能力。
3. 数据分区和分布数据分区和分布是将存储数据分割成多个块，并将这些块分布在不同的存储介质上的方法。
通过将数据分布在多个存储介质上，可以提高数据的读写速度和可靠性。
常见的数据分区和分布方法包括水平分区和垂直分区。
水平分区是将一个表的数据按行进行分割存储在不同的存储介质上，例如分区表。
垂直分区是将一个表的数据按列进行分割存储在不同的存储介质上，例如分库分表。
4. 数据压缩与缓存数据压缩和缓存是通过使用压缩算法和缓存技术来提高数据的存储能力和读写速度的方法。
数据压缩可以减少数据的存储空间，从而提高存储的能力。
缓存技术可以将热点数据存储在高速缓存中，提高数据的读取速度。
常见的缓存技术包括内存缓存和硬盘缓存。
存储技术——磁盘阵列
磁盘 阵列是 把多 个磁 盘组 成 一 个 阵列 ， 作单 一 当
磁盘使用 ， 它将 数据 以分段 的方式 储 存 在不 同 的磁 盘 中， 存取数据时 ， 阵列 中的 相关 磁 盘 一起 动 作 ， 大幅 减
０ 引 言
如何增加磁 盘 的存取 速 度 ， 如何 防止数 据 因磁 盘
的故 障而失 落及 如何 有效 的利用 磁 盘 空 间 ， 直是 专 一
低数据 的存取 时 问 ， 同时 有更 佳 的空 间利 用率 。磁盘
阵列所 利 用 的 不 同 的 技 术 ， 为 Ｒ Ｉ ｅｅ， 同 的 称 Ａ Ｄ ｌ ｌ不 ｖ ｌｖｌ ｅｅ 针对 不 同 的 系统 及 应 用 ， 以解 决 数 据 安 全 的问
（ ） 错（ａｌｔｌ ａ ｃ ） 即安全性 ； ２容 ｆ ｔｏｅ ｎｅ ， ｕ ｒ
（ ）有效 的利 用磁盘空 间 ； ３ （ ） 量 的平 衡 Ｃ Ｕ， ４ 尽 Ｐ 内存 及磁盘 的性能 差异 ， 提
１ 目前 改进磁 盘存 取 速 度 的 主 要方 式
１ １ 磁 盘快 取 控 制 ．
发 生故障时 ， 磁盘阵列 即以后 备磁盘取代故 障磁盘 ， 并
自动将故障磁 盘的数 据 重建 在后 备 磁盘 之上 ． 因为反 应快 速 ， 加上快 取 内存 减少 了磁盘的存取 ， 以数据重 所 建很 快即可完 成 ， 系 统 的性 能影 响不 大 。对 于 要求 对 不停 机的大型 数据处 理 中心 或控 制 中心 而 言 ， 热备 份
石
油
仪
器
２０ 年 ０８
第２ ２卷
第 ６期
ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ Ｉ ＴＲＵＭＥＮＴＳ ＮＳ
raid5原理
raid5原理RAID5原理。
RAID5是一种常见的磁盘阵列技术，它通过将数据和校验信息分布存储在多个磁盘上，以提供数据冗余和容错能力。
在RAID5中，数据被分成多个块，并且每个数据块都被存储在不同的磁盘上，同时每个磁盘上还存储有其他磁盘的校验信息。
这种方式既提高了数据的读取速度，又提高了数据的冗余能力，使得RAID5成为了企业级存储系统中常用的一种技术。
RAID5的原理可以通过以下几个方面来进行解释：1. 数据条带化。
RAID5将数据进行条带化存储，也就是将数据分成多个块，每个块的大小由RAID级别和磁盘数量来确定。
这样做的好处是可以提高数据的读取速度，因为数据可以同时从多个磁盘上读取。
同时，数据的条带化存储也为数据的冗余提供了便利，因为每个数据块都可以通过其他磁盘上的校验信息进行恢复。
2. 奇偶校验。
RAID5使用奇偶校验来实现数据的冗余和容错能力。
在RAID5中，每个数据块的奇偶校验信息都被存储在其他磁盘上，这样当某个磁盘发生故障时，可以通过其他磁盘上的数据和奇偶校验信息来恢复丢失的数据块。
这种方式可以提高数据的可靠性，使得RAID5可以在一定程度上抵御磁盘故障的影响。
3. 容错能力。
由于RAID5中的数据块和奇偶校验信息都被分布存储在多个磁盘上，所以即使某个磁盘发生故障，系统仍然可以通过其他磁盘上的数据和奇偶校验信息来恢复丢失的数据块。
这种容错能力使得RAID5成为了一种比较可靠的存储解决方案，特别适用于对数据可靠性要求较高的场景。
4. 性能。
RAID5通过数据的条带化存储和奇偶校验信息的分布存储，可以提高数据的读取速度和冗余能力，从而提高了系统的性能。
在一定程度上，RAID5可以通过并行读取和写入来提高数据的访问速度，使得RAID5成为了一种性能和可靠性兼备的存储解决方案。
总之，RAID5通过数据的条带化存储和奇偶校验信息的分布存储，提高了数据的读取速度和冗余能力，使得RAID5成为了一种性能和可靠性兼备的存储解决方案。
磁盘阵列方案
磁盘阵列方案磁盘阵列方案简介磁盘阵列是一种将多个磁盘组合在一起以提供存储空间和数据冗余的技术。
它通过将多个磁盘组合成一个逻辑单元，从而提高存储性能和数据可靠性。
磁盘阵列方案广泛应用于企业和个人领域，为数据存储提供了一种高效和可靠的解决方案。
常见的磁盘阵列方案RAID 0RAID 0 使用数据分割（striping）技术，将数据块分散并存储在多个磁盘上，以实现并行读写操作。
RAID 0 的主要优点是提高了读写性能，但没有冗余功能。
当其中一个磁盘出现故障时，整个磁盘阵列的数据都会丢失。
RAID 0 适用于需要高性能但不需要数据冗余的场景，如视频编辑和临时数据的存储。
RAID 1RAID 1 使用数据镜像（mirroring）技术，将数据同时写入两个磁盘，实现数据的冗余存储。
RAID 1 的主要优点是数据可靠性高，在其中一个磁盘故障时，数据仍然可用。
然而，RAID 1 的存储容量只能达到单个磁盘的一半，因为每个数据块都需要写入两个磁盘。
RAID 1 适用于对数据可靠性要求较高、但对性能要求不高的场景，如数据库和重要数据的存储。
RAID 5RAID 5 使用数据分布和奇偶校验（parity）技术，将数据块和校验块分布存储在多个磁盘上。
其中一个磁盘用于存储奇偶校验数据，以实现数据的冗余。
RAID 5 的主要优点是提高了存储容量和读取性能，同时实现了数据冗余。
当其中一个磁盘故障时，可以通过奇偶校验数据进行数据恢复。
RAID 5 适用于对存储容量和读取性能要求较高，并且对数据可靠性有一定要求的场景，如文件共享和虚拟化环境。
RAID 6RAID 6 在 RAID 5 的基础上增加了第二个奇偶校验数据块，提高了磁盘阵列的容错能力。
RAID 6 至少需要4个磁盘来实现数据冗余。
当其中两个磁盘发生故障时，可以使用奇偶校验数据进行数据恢复。
RAID 6 的主要优点是提供了更高的数据冗余能力，但相对于 RAID 5 会损失一定的存储容量。
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识
raid(独立冗余磁盘阵列)基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）基础知识RAID（独立冗余磁盘阵列）是一种通过将多个磁盘驱动器组合在一起来提高数据存储性能和冗余性的技术。
RAID技术通过将数据分散存储在多个磁盘上，实现了数据的并行读写和冗余备份，从而提高了数据的可靠性和性能。
RAID技术的核心思想是将多个磁盘驱动器组合在一起，形成一个逻辑卷（Logical Volume），这个逻辑卷被操作系统看作是一个单独的磁盘。
RAID可以通过不同的方式组织磁盘驱动器，从而实现不同的性能和冗余级别。
常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 10。
RAID 0是一种数据分布方式，它将数据均匀地分布在多个磁盘上，从而提高了数据的读写性能。
RAID 0的性能优势主要体现在读取速度方面，因为数据可以同时从多个磁盘上读取。
然而，RAID 0没有冗余备份机制，一旦其中一个磁盘发生故障，所有数据都将丢失。
RAID 1是一种数据冗余方式，它通过将数据在多个磁盘上进行镜像备份来提高数据的可靠性。
RAID 1的优势在于当一个磁盘发生故障时，系统可以从其他磁盘上读取数据，保证数据的完整性。
然而，RAID 1的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
RAID 5是一种将数据和校验信息分布在多个磁盘上的方式，通过计算校验信息来实现数据的冗余备份。
RAID 5的优势在于能够提供较高的数据存储效率和较好的读取性能，同时具备一定的容错能力。
当一个磁盘发生故障时，可以通过校验信息恢复数据。
然而，RAID 5的写入性能相对较低。
RAID 10是RAID 1和RAID 0的结合，它将数据分散存储在多个磁盘上，并通过镜像备份提供冗余性。
RAID 10的优势在于能够提供较高的读取和写入性能，同时具备较好的容错能力。
然而，RAID 10的缺点是存储效率较低，因为每个磁盘都需要存储完整的数据。
除了上述常见的RAID级别外，还存在一些其他的RAID级别，如RAID 2、RAID 3、RAID 4和RAID 6等。
数据存储技术
数据存储技术数据的存储是信息化时代不可避免的问题。
从最初的磁带机、磁盘阵列，依次发展出了光盘、U盘、固态硬盘等多种存储介质。
本文将介绍常见的数据存储技术，包括其原理、优缺点及应用场景等方面。
一、磁盘式存储技术磁盘式存储技术包括磁盘阵列、硬盘和软盘等。
这种存储方式利用磁性材料保存数据，通过读写磁盘上的磁性材料来实现数据的读写操作。
磁盘式存储技术的优点在于可靠性高、容量大、速度快。
但也存在着容易损坏、易受磁场干扰、散热不好等缺点。
硬盘、软盘等设备逐渐被淘汰，但磁盘阵列仍在大型服务器中得到广泛应用。
二、光盘式存储技术光盘式存储技术是将数字信息通过激光记录在光盘的表面上，读取时利用激光将磁性材料上的数字通过反射的方式读出。
光盘式存储技术的优点在于存储容量大、价格适中、反复使用次数多。
但也存在容易划伤、易受光线影响、防护措施不易实现等缺点。
光盘已经逐步被U盘、云存储等技术所替代。
三、U盘式存储技术U盘是一种小巧轻便的存储设备。
它的存储介质是闪存芯片，可通过USB接口读取和写入数据。
U盘式存储技术的优点在于便携、传输速度快，可重复擦写次数高。
但U盘也存在着容易丢失、易受破坏等缺点。
四、固态硬盘存储技术固态硬盘存储技术是目前最新的存储技术之一。
与传统的机械硬盘相比，固态硬盘使用闪存芯片作为存储介质，避免机械部件带来的损坏和故障。
固态硬盘的优点在于读写速度快、抗震、散热能力强。
但缺点在于存储容量相对机械硬盘较小、价格较贵。
五、云存储技术云存储是一种以某些互联网服务商为代理运营的存储技术。
其存储介质是各种硬盘存储，但数据存储在云端服务器上。
云存储技术的优点在于无需特别设备存储、容量无上限、备份便捷。
但也存在数据隐私问题，全球范围内数据管理法规和标准亟待完善。
六、总结随着科技的不断发展，人们对数据存储的需求也越发日益增长。
各种储存技术各有优劣，因此在具体的存储过程中，应根据需求选择最适合的存储介质。
同时，各种存储技术都存有一定的安全风险，数据备份和加密也十分重要，以确保数据的安全性。
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磁盘容量计算方式以(10N)计算 1000MB = 1GB
其他常见硬盘参数
RPM(每分钟转速)
磁盘转速. 常见如: 4500, 5400, 7200, 10000 or 15000 rpm 更高的转速能够提供硬盘更快访问时间
Cache(缓存)
Write-back 可以提供更高的cache性能 Write-through 可以确保当电源故障时cache数据不会丢失
Host
Write
Data
1. Host writes data into cache. Cache Pool
2. Write completed. Host does not have to wait for medium.
Drive-Plane
Disks
磁盘阵列主机接口技术
iSCSI
1Gb,10Gb
SCSI/SAS
SCSI: Ultra 160/320, SAS: 3Gb,6Gb
Fibre Channel 2Gb,4Gb,8Gb,10Gb
硬盘容量计算
行业标准(2N0)
数据单位计算方式以(2N0)计算 1024MB = 1GB
RAID Controller
Host Channels
PowerPC CPU
Drive Channels
SCSI (Fibre)
PCI-1
ASIC
SATA
PCI-2
SCSI (Fibre)
SATA
RAID Subsystem
Cache Memory
Redundant Fans Redundant PSUs
I/O 1 I/O 1 (Disk 1)
I/O 2 (Disk 2)
Software setup Access Time Data Transfer Software Completion
I/O 2
Time Saved
全部请求执行时间
RAID技术 - 缓存策略
WriteThrough
Host
Hale Waihona Puke MediumMTBF(平均无故障时间)
MTBF(Mean Time Between Failure)
RAID技术
RAID技术概念 RAID技术优势 RAID级别介绍
什么是RAID
RAID – Redundant Array of Inexpensive Disks
将多块硬盘分组虚拟成一个单独的硬盘,使其得到更大的空间,更快 的速度以及更高的实用性
JBOD
Just a Bunch of Disk
中端磁盘阵列
单/双控制器设计,RAID机制,冗余设计
高端磁盘阵列
智能多控制器,最佳的扩展性及可用性
常见磁盘阵列架构
应用服务器结构 通用磁盘阵列结构 控制器与主机/磁盘
应用服务器基本架构
HBA = Host Bus Adapter
HBA: 板载SCSI 芯片 板载SCSI 端口
可靠性和可用性Availability
Redundancy、Parity、rebuild、hot s spare
RAID技术 - 数据有效性
无RAID机制
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1st Qtr
2nd Qtr
3rd Qtr
4th Qtr
如果硬盘损坏,数据会丢失
使用 RAID保护
我的笔记本硬盘现在几乎存 满了照片…
需要追加外接存储空间,于 是我订购了一块80GB的 USB硬盘…$$$
我将照片组织起来并分类存 放以便日后查询
我喜欢自己的照片, 可以一 旦我丢失了自己的笔记本怎 么办? 我需要一套备份系统 以免浪费时间!
磁盘阵列—什么是磁盘阵列？
用于存放数据信息的设备或者系统 由多块硬盘组成 等同与计算机系统中的外部存储 存储是一个系统 是计算机技术发展的结果
Write
Data
1. 主机写入数据到缓存池,保证数
据在未来读时提供高性能
Cache Pool
2. Write completed when data has
written on medium. (Wait for
medium, latency time involved)
Read
Write-
Back
通用磁盘阵列部件
硬盘
背板
风扇 电源
RAID
RAID
控制器
风扇 电源
磁盘阵列基本架构 常见磁盘阵列主要模块
电源,风扇供应 模块
硬盘抽屉
控制器或扩展模块 背板
控制器 - 主机/硬盘之间的连接
主机端
HBA SCSI (or Fibre)
HBA SCSI (or Fibre)
Host Computers
数据依然完成
当一块硬盘失效
RAID技术 -存储容量
无RAID机制
1
磁盘容量 = 每块硬盘容量
使用 RAID机制
…
N
…
N drives
磁盘容量 = N x 每块硬盘容量
( RAID 0为例)
RAID技术 - 性能
性能 @ N x 每块硬盘性能 (RAID 0为例)
Without RAID
With RAID
引言— 磁盘阵列使用了什么技术？
•ATA/SATA
•SCSI/SAS
•FC/iSCSI
•RAID/JBOD
DAS NAS
•DAS/NAS/SAN
SAN
SCSI SAS ATA FC
RAID JBOD
服务器
磁盘阵列综述
✓磁盘阵列分类 ✓基本架构 ✓常见主机接口技术 ✓常见硬盘接口技术
磁盘阵列分类
系统内存
HBA: Onboard IDE Channels
HBA: PCI-E/X SAS (or Fibre) Card SAS (or Fibre) Chip
SAS (or Fibre) Port
PCI-E/X Slots CPU 主板 System Core Logic Chip
磁盘阵列组成
Multiple hard disk drives to become…
LARGER FASTER SAFER
Large virtual hard drive
RAID技术优势
存储子系统
JBOD RAID 系统
Raid的作用和优势
容量和可管理性Capacity 性能优势Performance
Stripe
第三章 存储磁盘阵列技术
教学内容
✓磁盘阵列综述 ✓RAID技术 ✓磁盘阵列技术 ✓高级功能 ✓磁盘阵列常见应用
为什么要磁盘阵列？
因为存储变得越来越重要了！
这么多数据， 我该怎么办？
引言—为什么要了解存储技术？
数据在不断增长 开始转向外置存储系统
用户希望数据在线使用
缩短备份时间并 现保代留企多业个备份版本 数据的不断增长带来的问题