[理学]第1讲 绪论.ppt

1、网络存储技术,主讲：张延园,了解、掌握网络环境下的数据存储技术；,目 的,解决大规模数据的管理、存储，提高计算机的可用性；,主要参考书,1. SAN 存储区域网络（第2版) 美Marc Farley 著 孙功星 等译 机械工业出版社 2002年4月,2. Storage Area Network Essentials Richard Barker Paul Massglia (2002),需求分析,1.容量问题：数据急剧膨胀，如何存放？ 海量存储,70s80s90s00s10s,数据信息爆炸式增长,第一爆发点：单机多媒体 第二爆发点：Internet 第三爆发点:宽带(目前） 第四爆发点： 空

2、间影像和虚拟现实普遍应用,另一种模式：不断的增长,即使处理、传输能力固定不变，随着数据不断产生，存储能力也需要动态单调地增加。（水泵、水管、水桶的比喻） 处理和传输速度越高，容量的增加的梯度就越高，这就是存储系统的不断扩展特性。 结论： 无限的容量需求和动态扩展需求,2.效率问题：门户网站、网上商务必须快速响应（同时上万个用户访问），如何解决？ 高性能计算,性能问题： 瓶颈的转移 应用的转移,共享处理机,共享存储器里的数据 Make the common case fast!,网站的存储：几十万用户同时点击到一个站点去获得海量存储系统中的信息。 WWW: world wide web 变为wo

3、rld wide wait,3.意外灾害问题：硬件故障，机器损毁，如何保证数据万无一失（如911事件）？ 容灾技术,容灾技术成为新热点,911事件之后，那些采用异地存储的企业很快恢复了正常的业务运作，而那些在数据存储方面准备不足的企业则损失惨重。 据调查，在灾害之后，如果无法在14天内恢复信息作业，有75%的公司业务会完全停顿，43%的公司再也无法重新开业，有20%的企业在两年之内被迫宣告破产。 容灾已经超越了数据备份的范围，高可靠性和高可用性都是容灾的目标。,4. 管理问题：数据量越来越大，系统也极其复杂，管理成本大幅提高，如何有效管理？ 存储管理技术,管理复杂性,异构的存储系统 规模越来越

4、大 系统越来越难以管理，人为错误越来越多 管理成本越来越高，管理成本超过设备成本,5.不间断工作问题： 无论软硬件故障，或系统需要维护，仍需要系统不能停止工作（247）。 高可用性,三种级别的可用性,1. 数据不丢失（最起码的要求） 2.系统不停机（724服务的保障） 3.性能不下降（优质服务的保障）,1.容量问题： 海量存储 2.效率问题： 高性能计算 3.意外灾害问题： 容灾技术 4.管理问题： 存储管理技术 5.不间断工作问题 高可用性,存储系统的技术发展过程（存储与处理的对比）,硬盘- 阵列-存储网-数据网格 单处理器-多处理器-多计算机-网格 由软件和硬件共同实现,对于企业来说，数据

5、是至关重要的资产之一，是企业业务系统运行的血脉，保护企业的关键数据并加以合理的利用是企业成功的关键因素。这一领域增长极为迅猛、竞争最为激烈。 据专家估计，当国内生产总值增长5%时，投资于信息技术的开销将增加6%到7%，而存储部分会达到10%。根据市场调研公司Gartner Group估算，看似平静的全球数据存储管理市场2003年的产值就高达300亿美元。,存储市场, 磁盘技术发展趋势 （IDC）国际数据公司预言： 磁盘每兆字节价格平均下降40% 磁盘记录密度每12-18个月增加一倍 存储需求： 每年需新增存储容量90% 存储需求的增长比率远高于CPU速度 IBM曾宣布其存储销售与主机销售的 比

6、率为：70：30 存储市场增长迅猛，销售超过主机,伴随网络时代而来的是巨大的数据量以及对数据的安全、共享、管理、虚拟化等方面的严格要求。这些要求对数据存储技术的发展提出了全面的挑战，存储不再仅仅是保存着一堆数据而已。 IBM、HP、SUN等全球领先的存储供应商都已不再是存储硬件供应商，而是软硬结合，而且软件所占的比重越来越大。,存储设备由“硬”变“软”,网络时代催生网络存储,网络时代的到来使存储技术发生了巨大变化，从而进入了网络存储的时代。SAN（存储区域网络）是存储领域近来十分引人注目的技术。 2000年SAN在整个全球存储市场中占16%的份额，2005年达到52%。从中国市场看，2000年

7、SAN占8%的市场，2005年超过42%。 随着SAN在IP网络中的成功应用，IP-SAN极有可能成为网络存储的主导方向，而存储虚拟化、数据高可用和容灾支持将会是SAN的关键技术。,目前流行的解决方案（产品类型）： 磁盘阵列, DAS （直访系统） SAN （存储区域网） NAS （网络连接存储，附网存储系统）,存储网络系统应用发展很快，该领域的专家和熟悉该技术的人员缺乏； 存储网络技术目前是计算机学科的一个重要研究方向。,课程内容：,第一部分 网络存储概述，硬件、软件组成， 抽象模型介绍。 第二部分 基本存储应用及技术基础，如镜像、 RAID、缓存、备份等 第三部分 网络存储的主要结构及技术

8、NAS和SAN 第四部分 新的技术动向 :SAN中的智能分布 与数据共享，集群存储，Internet上 的数据存储与检索,传统存储方法简介,为了理解网络存储，有必要先了解存储系统的发展过程。 一般用户（PC客户）不喜欢集中存储，从而带来数据易丢失的危险。,1. 开放系统客户/服务器存储,在开放系统中，客户/服务器网络计算使数据和处理能力的共享成为可能。 例如 ：专门的文件服务器、存储子系统（处理器加存储器可实现简单的数据存储，数据恢复多系统访问等）,2. 大型机系统的数据存储,一般具有专门的存储系统，容量大，可靠性高。 缺点： 数据传输能力差（网络与大型机之间），数据控制难（对开放系统用户），

9、成本高，不开放（专用）。, SCSI（小型机系统接口 1981年出现，1986年成 ANSI标准，仍在完善）开放系统服务器的主 要I/O路径技术 I/O路径：计算机与外设（存储数据设备）之间传送 数据的技术,最基本的I/O路径；,服务器,存储设备,构成SCSI的I/O路径三要素：,I/O路径,I/O路径控制器 I/O协议 I/O总线,* 常见SCSI用于外挂硬盘,SCSI的局限性,* 单一的I/O控制器 * 地址少（816个） * 距离短（6米25米）,扩展I/O路径的存储连接方案,* 数据的可访问性要求发展新的网络存储技术-服务器集群系统,主服务器,备用 服务器,集群连接,客户机,以太网 用

10、多服务器提高存储性能（可靠性，等）,更灵活的存储网络数据共享系统,A,B,C,存储网络,I/O路径,服务器,存储子系统,* 网络连接存储（NAS）,典型的NAS体系结构,操作系统,集成存储,客户机,以太网,NAS系统拥有一个专用的服务器， 服务器上有优化的文件系统和瘦操作系统（专门服务于文件请求）。,Client Access LAN,Clients,Application,Server B,Server A,Server X,Storage,Information flow between servers,Client Access LAN,SAN,Clients,Application,Server F,Server E,Server Y,All servers,to,All storage devices,Storage,网络存储系统,光纤交换机,管理计算机,三种存储协议,Fibre Channel；Infiniband； iSCSI这三种千兆网络技术成为存储网络（SAN）中块存储管理协议的竞争者。,当关键信息