网络存储1-概述

1、网络存储网络存储北京邮电大学计算机学院体系结构中心姚文斌yaowenbin_2022-5-141教学目的教学目的l掌握网络存储技术基本原理；l为网络存储技术研究奠定基础；l计算机专业同学开辟新的天地。2022-5-142教学参考书教学参考书l信息存储与管理人民邮电出版社 2010年1月l赵文辉等编著 网络存储技术清华大学出版社 2005年l存储网络行业协会2022-5-143主要内容主要内容第一章网络存储概述第二章RAID与智能管理第三章DAS与NAS第四章SAN第五章虚拟化技术第六章业务连续性与备份第七章本地复制与远程复制第八章安全与管理2022-5-14

2、4信息爆炸的时代信息爆炸的时代l“智慧永恒不变的特点就是在平凡中发现奇迹”l无数平凡的奇迹正充盈在我们身边，我们无法忽视它们的存在ll一个共同的特点：都会产生大量的数据l我们生活在一个信息时代，一个信息爆炸的时代2022-5-145信息的良性循环信息的良性循环2022-5-146信息爆炸？信息爆炸？l现代科学技术发展的速度越来越快，新的科技知识和信息量迅猛增加。l英国学者詹姆斯马丁统计，人类知识的倍增周期，在19世纪为50年；20世纪前半叶为10年左右；到了70年代，缩短为5年；80年代末为3年；现在1.5年。l全世界每天发表的论文达13,00014,000篇，每年登记的新专利达70万项，每年

3、出版的图书达50多万种。新理论、新材料、新工艺、新方法的不断出现，使知识老化的速度加快。2022-5-147信息爆炸！信息爆炸！l全球印刷信息的生产量每5年翻一番，纽约时报一周的信息量即相当于17世纪学者毕生所能接触到的信息量的总和。近30年来，人类生产的信息已超过过去5000年信息生产的总和。l据统计，一个人所掌握的知识半衰期：l18世纪为8090年；l1920世纪为30年；l本世纪60年代为15年；l进入80年代，缩短为5年左右。l我们现在一年积累的数字信息相当于古往今来所有书籍所容纳信息的数百万倍！2022-5-148信息爆炸！信息爆炸！lIDC预计，到2020年数字宇宙规模将超出预期，

4、达到40 ZB（ZB-EB-PB-TB-GB-MB-KB=270）l如果地球上所有海滩上的沙粒有700,500,000,000, 000,000,000(即七万零五亿亿)颗。40ZB相当于地球上所有海滩上的沙粒数量的57倍l如果把40 ZB的数据全部存入现有的蓝光光盘，这些光盘的重量(不带盒子或包装)相当于424艘尼米兹号航母l2020年，40ZB相当于地球上人均5,247GB的数据2022-5-149信息爆炸信息爆炸-原因原因l现代科学技术发展的速度越来越快，新的科技知识和信息量迅猛增加（开放）l信息系统问题l机器生成数据量的增长/数据保护周期增长lIDC预测，到2020年存储在云中的46.

5、7%的数据将涉及娱乐，而不是企业数据，其余为监控数据，嵌入式以及医疗数据，还有电脑、手机和消费电子产品产生的数据l信息的多样化表示l例如表示方法的多样性，语言/存储类型等l信息缺乏管理或管理不善，信息的发布、传播失去控制，产生了大量虚假信息、无用信息，造成信息环境的污染和“信息垃圾”的产生2022-5-1410信息爆炸的挑战信息爆炸的挑战l为了挖掘信息的巨大潜能，必须把它们有效地、聪明地存储、保护和管理起来，使之能被访问、搜索、共享，并最终发挥效用。lGoogle/百度（信息迷失）lIDC数字宇宙报告大数据，更大的数字身影，最大增长在远东。该报告显示，尽管个人和机器每天产生大量数据，使数字宇宙

6、前所未有地不断膨胀，但仅有0.4%的全球数据得到了分析l信息存储和管理不能仅靠买更大更好的“箱子”l除了预算的考虑，还必须考虑能耗、安装、管理及维护等诸多方面l西欧对数字宇宙的管理投入最多，每GB的投资额为2.49美元。美国排名第二，每GB投入 1.77美元，中国排名第三，每GB 1.31美元，然后是印度，每GB 0.87美元2022-5-1411信息存储与管理简介信息存储与管理简介2022-5-1412数据和信息数据和信息l数据：原始事实的集合，从中可以得出一些结论l在计算机发明之前，数据的产生和共享仅限于很少的形式，比如纸和胶卷。l今天，相同的数据可以转换成很多便利的格式。l信息，从数据中

7、提取出来的智慧和知识2022-5-1413数据类型数据类型l结构化数据l按照行和列这种严格的格式组织，适于高效检索和处理l非结构化数据l不是按照行、列来组织，形式多样，检索困难，数量巨大2022-5-1414促进数据增长的因素促进数据增长的因素l数据处理能力的提升l数据获取l数字处理的低成本l数据存储l可负担的和更快的通讯技术l数据共享2022-5-1415数据的产生与共享数据的产生与共享l随着数据获取设备数量的增长和数据的广泛应用，越来越多的信息由个人产生，超过了商业信息的产生量。l信息被他人共享时，信息就会增值。l信息产生时，通常存储于本地。l信息共享时，通过网络上传到数据中心。l大量信息

8、由个人产生，信息存储和管理只由少数组织负责l商业信息依赖于快速、可靠的信息访问，这对业务的成功十分重要。l信息对业务的日益增长的重要性大大增加了对数据管理和保护的挑战。2022-5-1416存储存储l存储设备：保存数据和信息的设备l存储目的：数据的再利用l存储分类：l个人存储l企业存储2022-5-1417存储技术与架构的发展存储技术与架构的发展l早期，存储设备大多在服务器内部l开放系统的发展及其提供的部署的简单性和易用性使得各个部门都可以拥有自己的服务器和存储设备。l但是，分散的存储导致了信息的难于管理、不易保存，产生信息孤岛和操作开销。l从非智能存储到智能网络存储l冗余磁盘阵列RAIDl直

9、连存储DASl存储局域网络SANl网络互连存储NASlIP存储局域网IPSAN2022-5-14182022-5-1419数据中心基础设施数据中心基础设施l计算机l存储系统l网络设备l电源l环境控制设备l空调l消防2022-5-1420数据中心核心部件数据中心核心部件l应用l数据库l服务器和操作系统l网络l存储2022-5-1421数据中心部件的关键需求数据中心部件的关键需求lDC操作的不可中断性对业务生存和成功至关重要，必须保证存储基础设施的随时可访问。l可用性l安全性l可扩展性l性能l数据完整性l容量l可管理性2022-5-1422管理存储基础设施管理存储基础设施l关键的管理任务l监控l报

10、告l供应2022-5-1423信息管理的关键挑战信息管理的关键挑战l数据量的爆炸性增长l对信息依赖的上升l信息价值的改变l随着时间的变化，数据的重要性和关键性都会改变。大部分产生的数据都只在短时间内有重要性，时间一长就不那么重要了。2022-5-1424信息生命周期信息生命周期lInformation lifecycle：指随着时间变化而发生的“信息价值的改变”。l掌握信息生命周期对于部署合适的存储基础设施十分有帮助。订单处理实例2022-5-1425信息生命周期管理信息生命周期管理lILM，是一种主动的策略，允许一个IT组织根据预先定义的策略来高效地管理数据的整个生命周期，通过优化存储基础设

11、施来实现最大的投资回报。lILM的特征l以业务为中心l集中式管理l基于策略l异构的l优化的v ILM的优点v 更高的资源利用率v 简化的管理v 更广泛的选择v 维护约定v 更低的总拥有成本（TCO） 分层存储2022-5-1426本讲小结本讲小结l阐述了数据、信息、存储基础设施的重要性l介绍了数据类型、数据的价值、存储系统的管理l介绍并强调了ILM的重要性l介绍了存储架构的发展和数据中心的核心部件2022-5-1427存储系统环境存储系统环境2022-5-1428网络流量分析网络流量分析2022-5-1429存储系统环境存储系统环境l存储设备是数据中心的核心部件之一，作为一种独特的资源，需要考

12、虑如何对它进行专门的实现和管理。数据流从应用程序到存储设备，中间所经过的各个部件统称为“存储系统环境。l主要有三个组成部分：l主机、连接、存储设备。2022-5-1430存储系统环境存储系统环境l存储系统环境组成l磁盘驱动部件l磁盘驱动器的性能l主机的逻辑部件l应用程序的需求和磁盘的性能2022-5-1431主机主机l用户通过应用程序来存储、检索数据。运行这些应用程序的计算机被称作“主机”。主机的类型很广泛，可以是简单的笔记本电脑，也可以是复杂的服务器集群。l一台主机包括一组使用逻辑部件（软件、协议）进行相互通信的物理部件（硬件设备）。l存储系统环境的数据访问及其总体性能取决于主机的物理和逻辑

13、部件。2022-5-1432主机主机l物理部件l中央处理器单元(CPU)；l存储设备，如内存和磁盘；l输入输出(I/O)设备。物理部件之间的通信是通过总线(bus)通道进行。总线将CPU和其他部件，如存储设备和I/O设备连接起来。2022-5-1433主机主机lCPU包含4个主要部件l算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit,ALU） CPU的基本组成部分。用来执行算术和逻辑运算，如加、减、布尔运算。l控制单元（Control Unit): 一块数字电路，用来控制CPU的操作，并对CPU的功能进行协调。l寄存器(Register):一组高速存储单元，存储CPU执行指令所需要的中

14、间数据。因为它们离ALU很近，所以能提供快速访问。典型的CPU都有少量的寄存器。l一级高速缓存（L1 Cache): 在现代CPU中，L1 Cache 用来存放最有可能被CPU访问的数据和程序指令。比起寄存器它的速度要慢一些，但有更多的存储空间。2022-5-1434主机主机l存储设备内存和外存用来暂时性或永久性地存储数据。内存模块是由半导体芯片制成的，而外存设备则是由磁性或光学介质制成。从内存模块存取数据要比从外存的速度更快。2022-5-1435主机主机l主机上有两种类型的内存l随机存取存储器（RAM ):允许从内存的任何位置直接访问数据，可以往内存写数据也可以从它里面读数据。RAM具有易

15、失性，需要持久供电来维持内存单元的内容。当系统电源掉电时，数据即被擦除。l只读存储器(ROM):具有非易失性，但只允许读数据操作。ROM用于保存运行内部例程所需的数据，如系统启动程序。2022-5-1436主机主机l外存设备比半导体内存的造价要便宜很多l硬盘（磁性介质）；lCD/DVD-ROM（光学介质）；l软盘l磁带2022-5-1437主机主机lI/O设备I/O设备使得主机可以发送或接收数据。通讯类型：l用户-主机通信（User to Host）： 由一些基础I/O设备负责，如键盘、鼠标、显示器等。l主机-主机通信（Host to Host）：由一些诸如网络接口卡（NIC）或调制解调器之类

16、的设备负责。l主机-外存通信(Host to Storage Device):由主机总线适配器(Host Bus Adaptor,HBA)来负责。HBA是一块专用集成电路板，承担着主机和外存之间I/O接口处理的功能，将CPU从多余的I/O处理负担中解脱出来。HBA还提供了连接的插口，即端口（Port），用于连接主机和外存设备。一台主机可以有多个HBA。2022-5-1438连接连接l连接： 指各个主机间或主机同其他外设（如打印机、外存设备）之间的互连。l连接的物理部件l连接主机与外存之间的硬件 总线、端口、电缆。l连接的逻辑部件l指用于主机和外存之间通信的协议。2022-5-1439连接连接l

17、总线（Bus）是一组数据通路，方便了计算机各个部件之间的数据传输，比如将数据从CPU传输到内存。l端口(Port)是专业插口，使得主机和外部设备之间可以建立连接。l电缆（Cable)用于将内部或外部设备连接到主机上，由铜或光纤制成。2022-5-1440连接连接l总线(Bus)物理部件通过总线在各个设备之间发送比特数据（控制、数据或地址），从而达到相互通信。这些比特数据（二进制位）将通过总线以下两种方式被传送。l串行：比特位在单个通路中按顺序进行传输，可以是单向的或双向的。l并行：比特位同时在多个通路中进行传输。并行也可以是双向的。l总线分类:l系统总线：将数据线从处理器传送到内存的总线。l本

18、地或I/O总线：直接和处理器相连的高速通路，并在外围设备之间传送数据，比如外存设备和处理器之间。2022-5-1441存储设备存储设备l存储设备是存储系统环境中最重要的组成部分。l磁性介质：磁盘、磁带。l光学介质：光盘。l固态介质：闪存盘。磁盘驱动器（Disk Drive) 是当今计算机存储和访问数据使用最多的存储介质，可以很好地支持性能密集型的在线应用程序。另外，磁盘有很大的容量，由多个磁盘组成的磁盘阵列能够提供更大的容量和更高的性能。2022-5-1442磁盘驱动部件磁盘驱动部件l磁盘驱动器通过在磁性盘片上快速地移动读写臂来读写数据。数据通过读写头从磁性盘片传输到计算机。读写头、控制器以及

19、多个磁性盘片组合到一起，称为磁盘驱动器（HDD)。磁盘的核心部件：盘片、主轴、读写头、驱动臂装置以及控制器。（如图）2022-5-14432022-5-1444磁盘驱动部件磁盘驱动部件l盘片：硬盘包含一个或多个圆形金属盘，称盘片。数据以二进制代码（0 1）的形式记录在这些盘片上。将一组可旋转的盘片封装在一个盒子里，就形成磁头磁盘组合件（HDA)。l一个盘片是双面镀上磁性物理材料的刚性、圆形金属盘。在盘片上的数据是通过在磁盘表面分布的不同磁性区域来编码的。数据在盘的上下两面都可以进行读写。盘片的个数以及每个盘片的存储容量决定了磁盘的总容量。2022-5-1445磁盘驱动部件磁盘驱动部件l主轴：如

20、上图，一根主轴固定了所有的盘片，并和一个马达相连。主轴的马达是以恒速旋转的。盘片以几千r/min的速度旋转。目前有7200rpm,10000rpm,15000rpm几种。盘片的直径都是3.5英寸。2022-5-1446磁盘驱动部件磁盘驱动部件l读写头：磁盘的每个盘片上都有2个读写头，上下两面各一个。l磁盘上的逻辑电路保证了读写头在接触盘面之前先移动到着陆区。如果激励器出现了故障，读写头意外地接触到了着陆区之外的盘片表面，就会导致磁头瘫痪。数据会丢失。2022-5-1447磁盘驱动部件磁盘驱动部件l驱动臂装置 读写头是安装在驱动臂装置上，将读写头移动到盘片上需要读写数据的位置。l控制器控制器是一

21、块印刷电路板，安装在磁盘底部。它包含一个微处理器、内存、电路以及固件。固件控制着主轴马达的电源和马达的转速，还负责管理磁盘和主机之间的通信。此外，它还控制激励器移动驱动臂，并切换不同读写头来控制读写操作，还能对数据访问进行优化处理。2022-5-1448磁盘驱动部件磁盘驱动部件l物理磁盘的结构l磁盘的数据是记录在磁道(Track)上的。是盘面上以主轴为圆心的一组同心环。依次从外向内编号，最外磁道号为 0。l每个磁道都被划分为更小的单元，称作扇区（Sector）。一个扇区是存储系统中可单独被寻址的最小单位。磁道和扇区的结构已经被生产厂商格式化到盘面上。一个盘面可以容纳几千个磁道，这取决于盘片的物

22、理面积以及记录密度。2022-5-1449磁盘驱动部件磁盘驱动部件l通常一个扇区的容量是512字节，除了存储数据，还存储扇区号、磁头号或盘面号、磁道号等。所以，未经格式化的磁盘和已被格式化磁盘容量会存在一个差值。如，500GBde磁盘只能存储465.7GB的用户数据，余下的34.3GB空间用来存储上面的那些元数据。l所有盘面上相同半径位置处的磁道所组成的存储区域为一个柱面(Cylinder)。磁头的位置是由柱面号来表示的，而不是磁道号。2022-5-1450磁盘驱动部件磁盘驱动部件2022-5-1451磁盘驱动部件磁盘驱动部件l分区位记录 由于盘片是由具有相同圆心的磁道组成的，外面的磁道的周长

23、肯定比里面的长，所以外面的磁道必然能存储更多的数据。过去的磁盘中，外磁道与内磁道所包含的扇区个数相同，所以外磁道的数据密度相对较低，盘面的空间利用率也较低。2022-5-1452l分区位记录高效地利用磁盘空间。根据磁道与磁盘中心的距离将它们划分成若干个区域。这些区域从最外面起进行编号，最外面的区号是0。每个指定的区域内所有磁道上的扇区个数都是相同的。2022-5-1453磁盘驱动部件磁盘驱动部件l逻辑块寻址早期磁盘利用物理地址，柱面、磁头、扇区的编号CHS号，在磁盘上进行定位。逻辑块寻址（LBA），大大简化了寻址过程。磁盘控制器将LBA地址转换为CHS地址，主机操作系统只需知道磁盘有多少个物理

24、块就行了。逻辑块与物理块（扇区）之间的映射是1：1。2022-5-1454磁盘驱动部件磁盘驱动部件l逻辑块寻址磁盘的每个磁道上有8个扇区、8个磁头、4个柱面（每个盘面上有4个磁道）。也就是说一共有8x8x4=256个物理块，物理块的编号是从0到255。2022-5-1455磁盘驱动器的性能磁盘驱动器的性能l磁盘服务时间指磁盘完成一个I/O请求所花费的时间。影响因素有三个：寻道时间、旋转延迟和数据传输速率。l寻道时间：指读写头在盘面上移动（沿盘面半径方向）进行定位的时间，也就是移动臂将读写头移动到正确的磁道上所需的时间。寻道时间越短，I/O操作越快。在随机的磁道上读数据与相邻磁道上读数据相比，寻

25、道时间对前者影响更为关键。2022-5-1456磁盘驱动器的性能磁盘驱动器的性能l旋转延迟：为了存取数据，激励器和驱动臂需要将盘面上方的读写头移到特定的磁道。同时盘片旋转，将请求的数据（扇区）移到读写头下面。盘片旋转以定位读写头下方的数据（扇区）所用的时间，称为旋转延迟。平均旋转延迟是主轴旋转一圈所需时间的二分之一。与寻道时间类似，读写随机选择的扇区与读写邻扇区相比，选择延迟对前者的影响更大。2022-5-1457磁盘驱动器的性能磁盘驱动器的性能l数据传输速率：指每个单位时间内磁盘能够传输到HBA的平均数据量。l读写过程：读操作，数据首先从盘面移动到读写头，再到磁盘内部的缓冲区，最后才通过接口

26、传输到主机HBA。写操作，数据通过磁盘接口从HBA传输到磁盘内部的缓冲区，再到读写头，最终读写头写到盘面上。2022-5-1458主机的逻辑部件主机的逻辑部件l主机的逻辑部件由应用软件和协议组成：l操作系统（OS）；l设备驱动程序（Device Driver）；l卷管理器（Volume Manager）；l文件系统（File System）；l应用（Application）。2022-5-1459主机的逻辑部件主机的逻辑部件l操作系统(OS)：管理着计算机环境中的各个方面，它工作于应用程序和计算机物理部件之间。它支持数据访问、监视和响应用户动作。组织和控制着物理资源并负责物理资源的分配。同时，

27、它还提供了对所管理资源访问与使用的基本安全保障。在管理一些其他底层资源，如文件系统、卷首管理器和设备驱动的同时，操作系统也担当基本存储管理的任务。2022-5-1460主机的逻辑部件主机的逻辑部件l设备驱动(DeviceDriver：是一种特殊的软件，它允许操作系统与特殊的设备，如打印机、鼠标或硬盘交互。设备驱动让操作系统识别出设备，并且能够使用标准接口(如应用程序编程接口API，ApplicationProgrammingInterface)来访问和控制设备。设备驱动是硬件相关的，且与操作系统紧密关联。2022-5-1461主机的逻辑部件主机的逻辑部件l卷管理器早期，硬盘驱动器(HDD)呈现

28、给操作系统的是一组连续的物理块。整个硬盘驱动器都分配给文件系统或是其他数据体，由操作系统或应用程序使用。这样做的缺点是缺乏灵活性：当 一个硬盘驱动器的空间使用完时，想要扩展文件系统的大小就很难。而当硬盘驱动器存储容量增加时，把整个硬盘驱动器分配给文什系统通常会导致存储空间不能充分利用。 磁盘分区(DiskPartitioning)的引入就是为了改善硬盘驱动器的灵活性和使用率。在分区时，硬盘驱动器被划分为几个逻辑卷(LV)。例如， 一个大的物理磁盘，可以根据文件系统和应用程序的数据管理要求，划分为若个小的逻辑卷。当硬盘在主机上进行初始分区时，是将一组连续的柱面分配给一个分区。主机的文件系统在访问

29、分区时，完全不需要知道磁盘的物理结构和分区信息。2022-5-1462主机的逻辑部件主机的逻辑部件2022-5-1463主机的逻辑部件主机的逻辑部件l串联(Concatenation)是一个把若干小的物理磁盘组合起来的过程，并呈现给主机一个更大的、完整的逻辑盘(如图上所示)。l逻辑卷管理器(LogicalVolumeManager，LVM)的发展使得文件系统容量的动态扩展以及高效的存储管理成为可能。LVM是一个运行在物理机器上管理逻辑和物理存储设备的软件。LVM也是一个介于文件系统和物理磁盘之间可选的中间层次。它可以把几个小的磁盘组合成一个大的虚拟磁盘，或是反过来把一个大容量物理磁盘划分为若于

30、小的虚拟磁盘，提供给应用程序使用。LVM提供了优化的存储访问，简化了存储资源的管理。它隐藏了物理磁盘细节和数据在磁盘上的分布。同时，它也允许管理员改变存储的分配而不用改变硬件，就算应用程序还在运行着也没有关系。2022-5-1464主机的逻辑部件主机的逻辑部件LVM的基本部件是物理卷(Physical Volume)、卷组(Volume Group)和逻辑卷(Logical Volume)。在LVM术语中，每一个连接到主机系统的物理磁盘都是一个物理卷(PV)。LVM把由物理卷提供的物理存储空间转换为逻辑存储空间，以便给操作系统和应用程序使用。一个卷组的创建是把一个或多个物理卷变为一组。当一个物

31、理卷被初始化使用时，LVM都会为其分配一个唯一的物理卷标识(PVID)。物理卷可以动态地往卷组中添加或移除。在不同的卷组之间，物理卷是不能共享的，每个物理卷的全部都变成了卷组的一部分。在卷组创建时，每一个物理卷都被划分为若于个相同大小的数据块，这些数据块称为物理区域(PhysicalExtent)。2022-5-1465主机的逻辑部件主机的逻辑部件逻辑卷是在给定的卷组中创建的。 一个逻辑卷可以被认为是一个虚拟磁盘分区，而卷组则可以被认为是一个磁盘。一个卷组可以划分为许多逻辑卷。逻辑卷的大小取决于：物理区域(PhysicalExtent)的数目。 对操作系统来说，逻辑卷就像是一个物理设备。一个逻

32、辑卷可以由不连续的物理区组成，并可以跨越多个物理卷。 一个文件系统可以创建在一个逻辑卷之上， 且逻辑卷可以通过配置来为应用程序提供优化的性能，也可以被镜像来提供更好的数据可用性。2022-5-1466主机的逻辑部件主机的逻辑部件l文件系统一个文件就是一个有关联关系的记录或数据的集合，它们作为，一个整体存储在一起并被命名。一个文件系统(File System)就是大量文件的分层组织结构。文件系统使得对存放在磁盘、磁盘分区或逻辑卷内的数据文件的访问变得更加容易。个文件系统需要基于主机的逻辑结构和软件例程来控制对文件的存取。对磁盘上文件的访问需要由文件拥有者授权才能讲行，这通常也是由文件系统来控制的

33、。2022-5-1467主机的逻辑部件主机的逻辑部件文件系统通过使用目录(Directory)来把数据组织成分层结构。目录就是保存指向文件的指针的地方。所有的文件系统都维护着一个到目录、子目录和文件的指针映射，这内容也是文件系统的一部分。常见的文件系统有以下几种。lFAT32(FileAllocationTable，文件分配表)；适用于微软Windows；lNT文件系统(NTFS)：适用于微软Windows；lUNIX文件系统(UFS)：适用于UNIX；l扩展文件系统(EXT23)适用于UNIX。2022-5-1468主机的逻辑部件主机的逻辑部件文件系统块是最小的物理磁盘空间分配单元。每一个文

34、件系统块对应物理磁盘上一个连续的区域。在文件系统创建之初，文件系统块的大小就确定了。文件系统的大小是由文件系统块的大小以及所有存储数据使用的总块数决定的。因为大部分文件都比一个预定义的文件系统块的大小要大，所以一个文件可以跨越多个块。随着新块的增加和删除，文件系统中的块将变得不再连续了（碎片化）。使用一段时间后，随着文件变得越来越大，文件系统就变得更加碎片化了。2022-5-1469主机的逻辑部件主机的逻辑部件l利用LVM将用户文件映射到磁盘存储子系统的过程：l用户和应用程序产生和管理文件；l将这些文件存储在文件系统上；l文件系统把它们映射到数据单元或是文件系统块上；l文件系统块又被映射逻辑区

35、域(LogicalExtent)上；l通过操作系统或是LVM再把逻辑区域映射到磁盘的物理区域(Physical Extent)上；l这些物理区域最终被映射到物理存储子系统上。 如果没有LVM，那么就不会有逻辑区域(LogicalExtent)。没有LVM，文件系统块将被直接映射到磁盘扇区。 文件系统树(FileSystemTree)以根目录(RootDirectory)开始。根目录又有大量子目录。文件系统只有挂载之后才能被使用。2022-5-1470主机的逻辑部件主机的逻辑部件2022-5-1471主机的逻辑部件主机的逻辑部件l应用一个应用(Application)就是一个提供计算操作逻辑：的计算机程序，它提供了一个介于用户和主机以及多个主机之间的界面。传统的使用数据库的商业应用都采用三层架构前端(Front-end Tier)是应用用户界面：计算逻辑，或应用本身，构成了中间层(MiddleTier)：而组织数据的底层数据库则是后端(Back-endTier)。应用程序可以直接发送一个请求到底层操作系统，由操作系统来完成在存储设备上读写操作。应用程序也可以在数据库之上，而数据库同样也要利用操作系统的服务来实现对存储设备的读写操作。这