存储基本概念

存储基本概念RAID技术简介RAID是通过磁盘阵列与数据条块化方法相结合, 以提高数据可用率的一种结构.IBM早于1970年就开始研究此项技术.RAID 可分为RAID级别1到RAID级别6, 通常称为: RAID 0, RAID 1, RAID 2, RAID 3,RAID 4, RAID 5,RAID6.每一个RAID级别都有自己的强项和弱项. 奇偶校验定义为用户数据的冗余信息, 当硬盘失效时, 可以重新产生数据.RAID 0:RAID 0 并不是真正的RAID结构, 没有数据冗余. RAID 0 连续地分割数据并并行地读/写于多个磁盘上. 因此具有很高的数据传输率. 但RAID 0在提高性能的同时,并没有提供数据可靠性,如果一个磁盘失效, 将影响整个数据.因此RAID 0 不可应用于需要数据高可用性的关键应用.RAID 1:RAID 1通过数据镜像实现数据冗余, 在两对分离的磁盘上产生互为备份的数据. RAID 1可以提高读的性能, 当原始数据繁忙时, 可直接从镜像拷贝中读取数据.RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率. 当一个磁盘失效, 系统可以自动地交换到镜像磁盘上, 而不需要重组失效的数据.RAID 2:从概念上讲, RAID 2 同RAID 3类似, 两者都是将数据条块化分布于不同的硬盘上, 条块单位为位或字节. 然而RAID 2 使用称为加重平均纠错码的编码技术来提供错误检查及恢复. 这种编码技术需要多个磁盘存放检查及恢复信息, 使得RAID 2技术实施更复杂. 因此,在商业环境中很少使用.RAID 3:不同于RAID 2, RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息. 如果一块磁盘失效, 奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据. 如果奇偶盘失效,则不影响数据使用.RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率, 但对于随机数据, 奇偶盘会成为写操作的瓶颈.RAID 4:同RAID 2, RAID 3一样, RAID 4, RAID 5也同样将数据条块化并分布于不同的磁盘上, 但条块单位为块或记录. RAID 4使用一块磁盘作为奇偶校验盘, 每次写操作都需要访问奇偶盘, 成为写操作的瓶颈. 在商业应用中很少使用.RAID 5:RAID 5没有单独指定的奇偶盘, 而是交叉地存取数据及奇偶校验信息于所有磁盘上. 在RAID5 上, 读/写指针可同时对阵列设备进行操作, 提供了更高的数据流量. RAID 5更适合于小数据块, 随机读写的数据.RAID 3 与RAID 5相比, 重要的区别在于RAID 3每进行一次数据传输,需涉及到所有的阵列盘.而对于RAID 5来说, 大部分数据传输只对一块磁盘操作, 可进行并行操作.在RAID 5中有写损失, 即每一次写操作,将产生四个实际的读/写操作, 其中两次读旧的数据及奇偶信息, 两次写新的数据及奇偶信息.RAID 6:RAID 6 与RAID 5相比,增加了第二个独立的奇偶校验信息块. 两个独立的奇偶系统使用不同的算法, 数据的可靠性非常高. 即使两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用. 但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间, 相对于RAID 5有更大的写损失. RAID 6 的写性能非常差, 较差的性能和复杂的实施使得RAID 6很少使用.SAN概念内容提要SAN的一个概念是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络（与LAN相比）连接，通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。SAN可以被看作是存储总线概念的一个扩展，它使用局域网（LAN）和广域网（WAN）中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互连。这些单元包括：路由器、集线器、交换机和网关。SAN可在服务器间共享，也可以为某一服务器所专有，既可以是本地的存储设备也可以扩展到地理区域上的其他地方。SAN的接口可以是企业系统连接（ESCON）、小型计算机系统接口（SCSI）、串行存储结构（SSA）、高性能并行接口（HIPPI）、光纤通道（FC）或任何新的物理连接方法。说明本文主要介绍了SAN的基本概念正文适用操作系统：UNIX, NT, OS/400, OS/390 。SAN 简介：SAN的一个概念是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络（与LAN相比）连接，通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。SAN可以被看作是存储总线概念的一个扩展，它使用局域网（LAN）和广域网（WAN）中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互连。这些单元包括：路由器、集线器、交换机和网关。SAN可在服务器间共享，也可以为某一服务器所专有，既可以是本地的存储设备也可以扩展到地理区域上的其他地方。SAN的接口可以是企业系统连接（ESCON）、小型计算机系统接口（SCSI）、串行存储结构（SSA）、高性能并行接口（HIPPI）、光纤通道（FC）或任何新的物理连接方法。SAN的另一个定义是：它是一个集中式管理的高速存储网络，由多供应商存储系统、存储管理软件、应用程序服务器和网络硬件组成，能够帮助您充分利用您所拥有的商业信息的价值。由于SAN的基础是存储接口，所以是与传统网络不同的一种网络，常常被称为服务器后面的网络。SAN可被用来绕过传统网络的瓶颈，它通过以下三种方式支持服务器与存储设备之间的直接高速数据传输：* 服务器到存储设备：这是服务器与存储设备之间的传统的相互作用模式，其优点在于多个服务器可以串行或并行地访问同一个存储设备。* 服务器到服务器：SAN可用于服务器之间的高速大容量数据通信。* 存储设备到存储设备：通过这种外部数据传输能力，可以在不需要服务器参与的情况下传输数据,从而使服务器周期能更多地用于其他活动如应用程序处理等。这样的例子还包括磁盘设备不需服务器参与就可以将数据备份到磁带设备上，以及跨SAN的远程设备镜像操作。SAN 包括:* SAN服务器服务器基础结构是所有SAN解决方案的前提，这种基础结构是多种服务器平台的混合体，包括Windows NT、不同风格的UNIX和OS/390。由于服务器整合和电子商务的推动，对SAN的需求将不断增长.* SAN存储存储基础结构是信息所依赖的基础，因此它必须支持公司的商业目标和商业模式。在这种情况下,仅仅使用更多和更快的存储设备是不够的，需要建立一种新的基础结构。和今天的基础结构相比,这种新的基础结构应该能够提供更好的网络可用性、数据访问性和系统管理性。SAN就是为了迎接这一挑战应运而生的，它解放了存储设备，使其不依赖于特定的服务器总线，而且将其直接接入网络。换句话说，存储被外部化，其功能分散在整个组织内部。SAN还支持存储设备的集中化和服务器群集，使其管理更加容易，费用更加低廉。* SAN互连实现SAN需要考虑的第一个要素是，通过光纤通道之类的技术实现存储和服务器组件的连通性。以下所列的组件是实现LAN和WAN所使用的典型组件。与LAN一样，SAN通过存储接口的互连形成很多网络配置，并能够跨越很长的距离。-线缆和连接器-扩展器: 扩展器用来连接超过理论最大值的超长距离节点。-集线器: 通过集线器，一个逻辑环路上可以连接多达126个节点。-路由器: 存储路由是由数据通信领域的路由概念发展而来的一种新技术。存储路由器与网络路由器的不同在于，存储路由器数据的路由选择使用的是FCP（SCSI）之类的存储协议，而不是TCP/IP之类的通信协议。-网桥: 网桥的作用是使LAN/SAN能够与使用不同协议的其它网络通信。-网关: 网关是网络上用来连接两个或更多网络或设备的站点，可能执行也可能不执行协议转换。网关产品通常用来实现LAN到WAN的访问，通过网关，SAN可以延伸并越过WAN。注意：IBM的SAN数据网关一端连接磁带库、磁盘子系统之类的SCSI设备，另一端连接的是光纤通道，这样，它就是一个路由器，而不是一个网关。-交换机: 交换机是用于连接大量设备、增加带宽、减少阻塞和提供高吞吐量的一种高性能设备。* SAN管理为充分利用SAN在性能、可用性、成本、扩展性和互操作性方面的多种优势和功能，SAN的基础结构（交换机、路由器等）和它所连接的存储系统必须得到有效的管理。为简化SAN管理，SAN供应商需要调整简单网络管理协议（SNMP）、Web企业管理（WBEM）和企业存储资源管理（ESRM）标准，用以不间断地通过中央控制台监视和管理所有SAN的组件，另外，从中央控制台管理SAN的分区也是需要的。其中，遇到的最大挑战是确保所有的组件是可以互操作 的，并且能够和不同的管理软件包合作。它包括:-资产管理: 资产管理负责资源发现、资源认可和资源安置，其输出结果是资产的库存列表，包括生产商、型号信息、软件信息和许可证信息等。-容量管理: 容量管理规划SAN的大小，例如所需交换机的大小和数量。它还负责获取以下信息：未用空间/插槽、未分配卷、已分配卷的自由空间、备份数目、磁带数目、利用率、自由临时设备的百分比等。-配置管理: 配置管理根据要求提供以下信息：当前逻辑和物理配置数据、端口利用数据,以及设备驱动器数据等，它可以根据高可用性和连接性的商业要求配置SAN。配置管理在需要时会要求将存储资源的配置与服务器中的逻辑视图结合起来。例如，任何人配置了企业存储服务器都会影响该服务器的最终配置。-性能管理: 性能管理在需要时会要求改进SAN的性能，而且会在所有级别上执行问题解决方案设备硬件和软件接口级、应用程序级、甚至文件级。这种方式要求所有SAN解决方案都遵守公共的、不依赖于平台的访问标准。-可用性管理: 可用性管理负责预防故障、在问题发生时对其加以纠正、对重要事件在其发展到致命之前提出告警。例如，如果发生了路径错误，可用性管理功能会确定是一个连接故障还是其它部件故障，然后分配另一条路径，通知工程师修复故障部件，并在整个过程中维持系统的运行。IBM的SAN解决方案IBM对SAN的定义：存储区域网(SAN)是一个专有的、集中管理的、安全的信息基础结构，它支持服务器和存储系统之间的任意到任意连接。IBM对SAN有以下解释: * 最底层是物理硬件层. 包括各种服务器平台及存储设备.* 第二层是连接层，即物理存储网络。IBM将提供必要的存储网络硬件来建立SAN，它还将发布能够建立具有独立于平台特性网络的框架和工具，并提供灵活和可扩展的构建单元基础结构，以实现可用于不同供应商和平台的即插即用互操作性。* 第三层是管理层。IBM将把成熟和经过验证的管理技术移植到开放系统中来。这些技术包括第一代（ESCON）SAN交换机网络管理技术和OS/390的系统管理存储概念。IBM还在与Tivoli合作开发一种零反应时间、一触式管理基础结构，它将能够集中式监视和管理SAN的所有单元。* 第四层是开发层。这一层是需要引入SAN的根本原因。IBM计划提供一些功能，如磁盘和磁带汇集,使用数据移动解决方案的数据移植、备份和恢复，以及群集和数据共享解决方案。以上各层都包括服务和支持。SAN的实现需要理解如何配置这一新出现技术的各个组成部分。SAN的任意到任意连通性、增加的容量以及复杂性都突出说明了SAN战略中关键的系统集成和服务特性. 正因如此，IBM正在督促其全球服务事业部提供端对端SAN解决方案所需要的支持、服务和培训。SAN 服务器和存储: 每种不同的服务器平台包括OS/390, UNIX (AIX, HP, SUN以及其它种类), OS/400和Windows NT (PC 服务器)都使用不同的互连和存储技术实现了与SAN类似的解决方案。IBM的Seascape结构解决了从孤立的分布式数据到单一异构SAN的转化问题。SAN网络构架和连通性: 存储子系统、存储设备、以及服务器系统都可以被连接到光纤通道存储区域网。根据不同的情况，可以使用不同的组件创建存储区域网。光纤通道存储区域网可以由许多不同的互连实体构成，包括交换机、集线器和网桥。IBM提供下列连接设备:-2103-H07 光纤通到存储集线器-2109-S08/S16 光纤通到交换器-2108-G07 SAN数据网关-2108-R03 SAN数据路由器-2108-S20 SSA数据网关-7139-111光纤通道路由器IBM StorWatch管理工具: StorWatch是帮助实现IBM企业存储资源管理（ESRM）解决方案的软件系列产品，同时还是一组管理存储资源的配置和建立工具。StorWatch系列产品的目的是使IBM或非IBM存储子系统易于安装、配置、监视、管理和维护。到目前为止，StorWatch可以提供以下对异构存储资源的高级存储管理功能：* 逻辑和物理磁盘设备以及磁盘子系统* 磁带驱动器和磁带子系统* 可更换介质库* 光纤通道、SSA、SAN网络组件（交换机、集线器和网关）* 存储管理软件系统（如ADSM和DFSM）StorWatch实现的存储管理功能和特性将包括；* 先进的基于Web浏览器的用户界面* 资源管理* 容量管理* 配置管理* 数据/设备/介质