HP存储基础知识

1、 因为存储变得越来越重要了！因为存储变得越来越重要了！这么多数据，这么多数据，我该怎么办？我该怎么办？现代企业现代企业数据的不断增长带来的问题数据的不断增长带来的问题用户希望数据在线使用用户希望数据在线使用开始转向外置存储系统开始转向外置存储系统数据在不断增长数据在不断增长缩短备份时间并缩短备份时间并保留多个备份版本保留多个备份版本 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!用于存放数据信息的设备或者系统用于存放

2、数据信息的设备或者系统由多块硬盘组成由多块硬盘组成等同与计算机系统中的外部存储等同与计算机系统中的外部存储存储是一个系统存储是一个系统是计算机技术发展的结果是计算机技术发展的结果带宽带宽bandwidth 数据传输能力（数据传输能力（data transfer capacity）的同义词。）的同义词。 数据的最大传输率。带宽有时用来表示发送信号的能力，数据的最大传输率。带宽有时用来表示发送信号的能力，有时用来表示数据传输（包括协议开销）能力（例如有时用来表示数据传输（包括协议开销）能力（例如Fibre Channel）。）。 吞吐量吞吐量 throughput单位时间内系统能够处理的单位时间内

3、系统能够处理的I/O请求数量。一般以每秒处请求数量。一般以每秒处理的理的I/O请求数量为单位，此处的请求数量为单位，此处的I/O请求是一种向存储请求是一种向存储子系统请求执行读或写操作的请求。子系统请求执行读或写操作的请求。IOPSInput/Output Per Second每秒钟可处理的输入每秒钟可处理的输入-读读/输出输出-写请求数量写请求数量数据传输速率数据传输速率iops X spi （spi：sizeper IO），），io size增大，或者增大，或者iops增大，均会影响增大，均会影响传输速率传输速率扩展性扩展性 scalability在计算机系统，通过一种方式使系统的发展能保

4、持每个系在计算机系统，通过一种方式使系统的发展能保持每个系统之间的独立性和恒量比率。例如，一个统之间的独立性和恒量比率。例如，一个存储子系统随着子系统随着磁盘的增加，总线增加，从而数据传输容量也随之增加，磁盘的增加，总线增加，从而数据传输容量也随之增加，即成为扩展。即成为扩展。 冗余性冗余性在系统中设计二套或二套以上的完成同一给定任务的设备在系统中设计二套或二套以上的完成同一给定任务的设备的技术的技术 。硬件部件、数据、系统架构硬件部件、数据、系统架构JBOD Just a Bunch of Disk中端磁盘阵列中端磁盘阵列 单单/双控制器设计双控制器设计,RAID机制机制,冗余设计冗余设计高

5、端磁盘阵列高端磁盘阵列 智能多控制器智能多控制器,最佳的扩展性及可用性最佳的扩展性及可用性 Copyright 2002 Storage Networking Industry Association. All Rights Reserved.应用服务器结构应用服务器结构通用磁盘阵列结构通用磁盘阵列结构 Copyright 2002 Storage Networking Industry Association. All Rights Reserved.硬盘抽屉控制器或扩展模块背板电源,风扇供应模块常见磁盘阵列主要模块常见磁盘阵列主要模块iSCSI 1Gb,10GbSASSAS: 3Gb,6G

6、bFibre Channel 2Gb,4Gb,8Gb,10Gb 数据单位计算方式以 磁盘容量计算方式以RAID技术概念技术概念RAID技术优势技术优势RAID级别介绍级别介绍 Copyright 2002 Storage Networking Industry Association. All Rights Reserved. RAID Redundant Array of Inexpensive Disks将多块硬盘分组虚拟成一个单独的硬盘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使其得到更大的空间,更快更快的速度以及更高的实用性的速度以及更高的实用性Multiple hard

7、disk drivesto becomeLarge virtual hard drive存储子系统存储子系统JBODRAID 系统Raid的作用和优势的作用和优势容量和可管理性Capacity性能优势PerformanceStripe可靠性和可用性Availability Redundancy、Parity、rebuild、hot swap&host spare无无RAID机制机制如果硬盘损坏,数据会丢失使用使用 RAID保护保护当一块硬盘失效数据依然完成数据依然完成无无RAID机制机制使用使用 RAID机制机制磁盘容量=每块硬盘容量磁盘容量磁盘容量= N x每块硬盘容量每块硬盘容量N

8、 drives1N( RAID 0为例)Software setupAccess TimeData TransferSoftware Completion全部请求执行时间WithRAIDI/O 1I/O 2I/O 1I/O 2(Disk 1)(Disk 2)Time SavedWithoutRAID(RAID 0为例)Write-ThroughWriteReadWrite1. Host writes data into cache.2. Write completed. Host does not have to wait for medium.3. Write cached data to

9、medium in optimised order. (involved latency times)Cache PoolDataHostMedium1. 主机写入数据到缓存池,保证数据在未来读时提供高性能2. Write completed when data has written on medium. (Wait for medium, latency time involved) 1. Host read data from cache. If data is in cache pool, read from cache. (No need to wait for medium)2.

10、If data is not in the cache pool, read from medium, and keep in cache for future use.Cache PoolDataHostMediumCache PoolDataHostMedium实现方式：实现方式：硬件实现ASIC 芯片 (A Application S Special ICIC)CPU软件实现 （软RAID）Windows动态卷Linux Soft RAIDRAID 0RAID 0RAID 1RAID 1RAID 2RAID 2RAID 3RAID 3RAID 4RAID 4RAID 5/6RAID 5/

11、6RAID 10RAID 10JBODJBODNRAIDNRAID3N-2161310741Disk 11714118523N-1Disk 21815129633NDisk 33N1110987654321NBlocks条带条带RAID 0: 无冗余、分条（最少2块硬盘） 性能最高、简单、易实现 易失效N654321Disk 1M(6)M(5)M(4)M(3)M(2)M(1)M(N)Disk 2N1110987654321NBlocks镜像镜像RAID 1:- 镜像（最少2块）- 数据保护最好、最易实现- 成本高、利用率低、性能低2N-17531Disk 1M(7)M(5)M(3)M(1)M(

12、2N-1)Disk 286422NDisk 32N1110987654321NBlocksM(12)M(9)M(6)M(3)M(2N)Disk 4NBlocksMirrorMirrorStriping2N-11197531Disk 1121086422NDisk 2P(11,12)P(9,10)P(7,8)P(5,6)P(3,4)P(1,2)P(2N-1, 2N)Disk 32N1110987654321NBlocks条带条带校验盘校验盘RAID 3: 使用专用检验盘的同步访问（最少3块） 高读写速率、磁盘失效不影响性能、利用率高 要同步硬盘主轴转速、实现复杂、软件实现无意义P(2N-1, 2

13、N)1110P(7,8)54P(1,2)Disk 112P(9,10)76P(3,4)12N-1Disk 2P(11,12)98P(5,6)322NDisk 32N1110987654321NBlocks带校验条带带校验条带RAID 5- 读速率高、写速率中等、使用率高、平均读速率高、写速率中等、使用率高、平均速率较高速率较高- 硬盘失效影响性能硬盘失效影响性能,实现复杂实现复杂,重建恢复慢重建恢复慢RAID6本质上是本质上是RAID5的升级，有的升级，有第二个独立的校验设计。数据和校第二个独立的校验设计。数据和校验码被分割成块写入每个硬盘中，验码被分割成块写入每个硬盘中，像像RAID5一样，

14、第二份奇偶码有计一样，第二份奇偶码有计划的写入组成盘阵的所有磁盘中。划的写入组成盘阵的所有磁盘中。作为大盘阵考虑，在掉两块盘时，作为大盘阵考虑，在掉两块盘时，它能提供更可靠的保护。它能提供更可靠的保护。RAID 6Minimum Disks Required4CapacityN-2RedundancyYes在掉两块盘，或者掉一块盘，而在另一块盘中出现坏块。RAID Basics RAID 62N1110987654321Striping2N-17531Disk 1M(7)M(5)M(3)M(1)M(2N-1)Disk 2MirrorRAID 1LogicalDrive86422NDisk 3M

15、(8)M(6)M(4)M(2)M(2N)Disk 4MirrorRAID 1LogicalDriveRAID 10- 镜像和分条的结合镜像和分条的结合（最少（最少4块硬盘）块硬盘）- 容错能力和性能都容错能力和性能都很高很高- 成本高、不易扩展成本高、不易扩展951Disk 11173Disk 2P(9,11)P(5,7)P(1,3)Disk 34N1110987654321StripingRAID 3LogicalDrive1062Disk 41284Disk 5P(10,12)P(6,8)P(2,4)Disk 6RAID 3LogicalDrive97P(1,3)Disk 111P(5,7

16、)1Disk 2P(9,11)53Disk 34N1110987654321StripingRAID 5LogicalDrive108P(2,4)Disk 412P(6,8)2Disk 5P(10,12)64Disk 6RAID 5LogicalDriveDisk 1Disk 2Disk 3Disk 4Disk 5Disk 6MaximumCommonCapacity(Among all member drives)RAID的利用率的利用率(可用容量可用容量/总容量）总容量）RAID 0 ：1RAID 1 ：1/2RAID 3 ：1-1/NRAID 5 ：1-1/NRAID 6 ：1-2/N注

17、：N为RAID阵列的磁盘个数RAID 0 存取速度最快存取速度最快 没有容错没有容错 RAID 1 完全容错完全容错 成本高成本高 RAID 3 写入性能最好写入性能最好 没有多任务功能没有多任务功能 RAID 5/6 具备多任务及容错功能具备多任务及容错功能 写入时有写入时有overhead RAID 0+1/RAID 10 速度快、完全容错速度快、完全容错 成本高成本高 冗余电源冗余风扇设计冗余控制器磁盘阵列技术冗余设计UPS - Uninterruptible Power Supply 不间断电源不间断电源 - 保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘保障计算机系统在

18、停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘BBU - battery backup unit 备用电池单元备用电池单元 Copyright 2002 Storage Networking Industry ssociation. All Rights Reserved.BBU电池电池控制器内部控制器内部物理硬盘物理硬盘逻辑盘逻辑盘LD 0LD 1LD 2Global SpareLocal SpareTerm.Term.LD 0LD 1逻辑盘逻辑盘(logical drive)Partition 0Partition 1Partition 0Partition 1Partition 2映射主机

19、映射主机IDs / LUNsID 0ID 1ID 2LUN 0LUN 1LUN 0HBAID 7LUN 0LUN 1Multi-path I/O名词解释名词解释 多路径多路径IO功能功能支持系统平台支持系统平台 windows,linux,unix等等等等Fail over故障接管功能双控制器磁盘阵列,当一控制器发生故障时,另一控制器可以接管此控制器全部I/O操作 Fail back故障恢复功能控制器故障处理后,重新接管该控制器原有I/O的操作Out of band(带外带外)在数据处理通道网络之外进行的管理协议信息的传输不占用应用系统带宽,需要另外配置管理接口In band(带内带内)使用数

20、据处理通道网络进行的管理协议信息的传输占用应用系统带宽,无需另外配置管理接口 Copyright 2002 Storage Networking Industry Association. All Rights Reserved.DASNASSAN Copyright 2002 Storage Networking Industry Association. All Rights Reserved.DASDAS（Direct Attached StorageDirect Attached Storage）直接附加存储、或称直连存储直接附加存储、或称直连存储相对廉价相对廉价使用熟练使用熟练广泛使

21、用广泛使用扩展性差扩展性差性能差性能差与与LAN和应用相互影响和应用相互影响不能轻易和经济性地扩展不能轻易和经济性地扩展受连接距离限制受连接距离限制包含很多单点故障包含很多单点故障管理困难管理困难主要内容：主要内容：定义定义NAS解决方案的特点解决方案的特点描述描述NAS环境的架构环境的架构论述论述NAS的优势和劣势的优势和劣势NAS（Network Attached Storage）网络连接存储、或称网络附属存储系统无关：系统无关：支持CIFS, NFS, NetWare, FTP和HTTP多种文件及数据共享方式支持Windows NT,Windows2000,Linux,UNIX(all kind of UNIX including AIX),AS400,Novell等操作系统。支持不同系统间对同一份数据的共享。简便的安装与管理简便的安装与管理出场预装OS及相关软件，并进行软硬件预设置支持基于Web的GUI远程管理强大的系统备份与恢复功能强大的系统备份与恢复功能功能强大的SnapShot系统备份功能，对系统进行时点即时快照支持文件或系统的全面恢复结合磁带备份设备对客户数据进行完整的备份与保护。优化的系统优化的系统特别为文件服务+ 备份