传统的存储技术详解

1、传统的存储技术详解技术创新，变革未来目 录 Contents01传统存储技术的分类02磁盘结构及接口介绍03Raid技术介绍04实验19：mdadm工具划分软raid09实验22：搭建nfs服务器05磁盘与分区06实验20：磁盘的分区及格式化07逻辑卷技术介绍08实验21：逻辑卷组及逻辑卷的管理10实验23：搭建ISCSI环境传统存储技术的分类01SAN（存储区域网络） SAN（Storage Area Network）存储区域网络，是一种高速的、专门用于存储操作的网络，通常独立于计算机局域网（LAN）。SAN将主机和存储设备连接在一起，能够为其上的任意一台主机和任意一台存储设备提供专用的通信

2、通道。 SAN按照连接方式分为FC-SAN和IP-SAN两种。 在FC-SAN中，有一些专用的硬件和软件。硬件包括FC卡、FC HUB、FC交换机、存储系统等，软件主要是FC控制卡针对各种操作系统的驱动程序和存储管理软件。 FC卡：主要用于主机与FC设备之间的连接。 FC HUB：内部运行仲裁环拓扑。 FC交换机：内部运行Fabric拓扑，每端口独占100MB/S带宽（或更高）。 FC存储设备：采用FC连接方式，光纤接口可以有一到多个。 FC-SAN架构 IP-SAN架构 IP-SAN架构 简单来讲，IP-SAN（IP存储）的通信通道是使用IP通道，而不是光纤通道，把服务器与存储设备连接起来的

3、技术，除了标准已获通过的iSCSI，还有FCIP、iFCP等正在制定的标准。而iSCSI发展最快，已经成了IP存储一个有力的代表。 像光纤通道一样，IP存储是可交换的，但是与光纤通道不一样的是，IP网络是成熟的，不存在互操作性问题，而光纤通道SAN最令人头痛的就是这个问题。IP已经被IT业界广泛认可，有非常多的网络管理软件和服务产品可供使用。磁盘结构及接口介绍02磁盘的构成要件 硬盘结构 （1）盘面 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也可能用玻璃做基片。（2）磁道 磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内从0开始顺序编号。（3）柱面 所有盘面

4、上的同一磁道构成一个圆柱，通常称做柱面（Cylinder），每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开始编号。（4）扇区 操作系统以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。 （1）盘面 硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也可能用玻璃做基片。（2）磁道 磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内从0开始顺序编号。（3）柱面 所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，通常称做柱面（Cylinder），每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开始编号。（4）扇区

5、 操作系统以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。硬盘接口类型 目前，硬盘提供的物理接口包括如下几种：用于ATA指令系统的IDE接口；用于ATA指令系统的SATA接口；用于SCSI指令系统的并行SCSI接口；用于SCSI指令系统的串行SCSI（SAS）接口；用于SCSI指令系统的IBM专用串行SCSI接口（SSA）；用于SCSI指令系统的并且承载于Fabre Channel协议的串行FC接口（FCP）。硬盘接口类型 IDE接口SATA接口SCSI接口Raid技术介绍03RAID基

6、础知识 RAID，即Redundant Array of Inexpensive Disks，直译为汉语是廉价冗余磁盘阵列，最初是为了合成多个廉价小容量磁盘代替大容量昂贵磁盘，并保证单个小硬盘损坏不能影响数据安全性而开发的磁盘存储技术。 RAID的作用：RAID是为了获得更加安全的数据使用效果，更快的存储I/O速度，更大的存储容量而产生的解决方案。用户在应用角度上抛开了物理层面的多个硬盘管理，而从逻辑层面享有单独统一的应用空间。 标准RAID的级别：现在RAID技术经过了近30年的发展，已经发展出了RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10、RAID5

7、0等各种级别的RAID系统。各级别之间没有技术水平高低之分，RAID级别的选择是根据不同用户的应用需求来选择的。RAID技术术语（1）物理盘 物理盘是指构建RAID所使用的独立的物理硬盘，RAID创建完成后，物理盘即转换成成员盘。（2）逻辑盘 多块物理盘通过RAID控制器（硬件RAID卡）或操作系统的RAID程序（软件RAID）配置为设定的RAID级别后，多块物理硬盘就按固定的RAID级别逻辑算法构成了一块新的虚拟硬盘，这个虚拟硬盘就称为逻辑盘，也称为容器。（3）逻辑卷 由逻辑盘形成的虚拟空间称为逻辑卷，也成为逻辑分区。RAID技术术语（4）热备盘 热备盘是指连接到RAID系统中没有使用并处于

8、加电待机状态的物理盘，当把此物理盘设定成热备盘，则RAID控制器通过监控RAID系统，有成员盘发生故障，RAID控制器会自动应用热备盘换掉故障的成员盘，并通过相应RAID级别逻辑算法在热备盘上重建故障成员盘的数据，恢复RAID阵列的完整性。（5）盘序多个物理盘组成RAID阵列时，RAID卡会按照硬盘的选择顺序为成员盘安排好序号，这称为盘序。（6）在线扩容 它是指在不影响已存在的逻辑盘阵列的数据安全性的基础之上，对目标的逻辑盘添加成员盘的操作过程。Raid技术各自特点 RAID 0逻辑盘容量（MB）=最小容量成员盘（MB） 成员盘个数Raid技术各自特点 RAID 1逻辑盘容量（MB）=最小容量

9、成员盘（MB）Raid技术各自特点 RAID3逻辑盘容量（MB）= 最小容量成员盘（MB） （N-1）Raid技术各自特点RAID5逻辑盘容量（MB）= 最小容量成员盘（MB） （N-1）Raid技术各自特点 RAID 10，也被称为镜象阵列条带，现在我们一般称它为RAID 0+1。RAID 10（RAID 0+1）提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸。组建RAID 10（RAID 0+1）需要4个磁盘，其中两个为条带数据分布，提供了RAID 0的读写性能，而另外两个则为前面两个硬盘的镜像，保证了数据的完整备份。RAID (0+1) 允许多个硬盘损坏，因为它完全使用硬盘来实现资料备余。md

10、adm工具划分软raid04一、实验目的了解mdadm命令的基本概念及特点；熟练掌握在Linux才做系统中创建软raid。二、实验内容【实验19】：mdadm工具划分软raid三、实验步骤 详细操作步骤见本书提供的操作视频。（1） 创建sda,sdb,sdc,sdd四块硬盘。（2）利用md工具常见RAID5。（3）md工具进行磁盘的管理。磁盘与分区05Linux的分区规定（1）设备管理 在 Linux 中，每一个硬件设备都映射到一个系统的文件，对于硬盘、光驱等IDE或SCSI 设备也不例外。Linux 把各种IDE设备分配了一个由hd前缀组成的文件；而对于各种 SCSI 设备，则分配了一个由s

11、d前缀组成的文件。 对于ide硬盘，驱动器标识符为“hdx”,其中“hd”表明分区所在设备的类型，这里是指ide硬盘了。“x”为盘号（a为基本盘，b为基本从属盘，c为辅助主盘，d为辅助从属盘）,“”代表分区，前四个分区用数字1到4表示，它们是主分区或扩展分区，从5开始就是逻辑分区。例，hda3表示为第一个ide硬盘上的第三个主分区或扩展分区,hdb2表示为第二个ide硬盘上的第二个主分区或扩展分区。对于scsi硬盘则标识为“sdx”，scsi硬盘是用“sd”来表示分区所在设备的类型的，其余则和ide硬盘的表示方法一样，不再多说。例如，第一个IDE 设备，Linux就定义为hda；第二个 IDE

12、设备就定义为hdb；下面以此类推。而SCSI设备就应该是sda、sdb、sdc 等。Linux的分区规定（2）分区数量 要进行分区就必须针对每一个硬件设备进行操作，这就有可能是一块IDE硬盘或是一块SCSI硬盘。对于每一个硬盘（IDE 或 SCSI）设备，Linux 分配了一个 1 到 16 的序列号码，这就代表了这块硬盘上面的分区号码。例如，第一个IDE硬盘的第一个分区，在Linux下面映射的就是hda1，第二个分区就称作是hda2。对于SCSI硬盘则是sda1、sdb1 等。（3）各分区的作用 在Linux中规定，每一个硬盘设备最多能有4个主分区（其中包含扩展分区）构成，任何一个扩展分区都

13、要占用一个主分区号码，也就是在一个硬盘中，主分区和扩展分区一共最多是4个。 主分区的作用就是计算机用来进行启动操作系统的，因此每一个操作系统的启动，或者称作是引导程序，都应该存放在主分区上。Linux的分区规定（2）分区数量 要进行分区就必须针对每一个硬件设备进行操作，这就有可能是一块IDE硬盘或是一块SCSI硬盘。对于每一个硬盘（IDE 或 SCSI）设备，Linux 分配了一个 1 到 16 的序列号码，这就代表了这块硬盘上面的分区号码。例如，第一个IDE硬盘的第一个分区，在Linux下面映射的就是hda1，第二个分区就称作是hda2。对于SCSI硬盘则是sda1、sdb1 等。（3）各分

14、区的作用 在Linux中规定，每一个硬盘设备最多能有4个主分区（其中包含扩展分区）构成，任何一个扩展分区都要占用一个主分区号码，也就是在一个硬盘中，主分区和扩展分区一共最多是4个。 主分区的作用就是计算机用来进行启动操作系统的，因此每一个操作系统的启动，或者称作是引导程序，都应该存放在主分区上。Linux的分区规定（2）常用分区/boot 分区：它包含了操作系统的内核和在启动系统过程中所要用到的文件。/usr 分区：是Linux系统存放软件的地方，如有可能应将最大空间分给它。/home 分区：是用户的home目录所在地，这个分区的大小取决于有多少用户。/var/log 分区：是系统日志记录分区

15、。/tmp 分区：用来存放临时文件。/bin 分区：存放标准系统实时程序。/dev 分区：存放设备文件。/opt 分区：存放可选的安装软件包。/sbin 分区：存放标准系统管理文件。Linux文件系统类型（1）ext2 和 ext3 ext3是现在Linux（包括 Red Hat，Mandrake 下）常见的默认的文件系统，它是ext2的升级版本。（2）swap 文件系统 该文件系统是Linux中作为交换分区使用的。（3）vfat 文件系统 Linux中把DOS 中采用的 FAT 文件系统（包括FAT12，FAT16 和FAT32）都称为vfat文件系统。（4）NFS 文件系统（5）ISO96

16、60 文件系统 光盘所使用的文件系统，在Linux中对光盘已有了很好的支持，它不仅可以提供对光盘的读写，还可以实现对光盘的刻录。磁盘的分区及格式化06一、实验目的了解Linux中常见的分区格式；掌握使用fdisk命令划分磁盘分区；掌握创建文件系统的方法及挂载。二、实验内容【实验20】：磁盘的分区及格式化（1）添加硬盘操作。（2）fdisk划分主分区、扩展分区、逻辑分区。（3）文件挂载操作。三、实验步骤 详细操作步骤见本书提供的操作视频。逻辑卷技术介绍07逻辑卷技术介绍 LVM（Logical Volume Manager，逻辑卷管理器）最早应用在IBM AIX系统上。它的主要作用是动态分配磁盘

17、分区及调整磁盘分区大小，并且可以让多个分区或者物理硬盘作为一个逻辑卷（相当于一个逻辑硬盘）来使用。这种机制可以让磁盘分区容量划分变的更灵活。 通过使用Linux的逻辑卷管理器(Logical Volume Manager, LVM)，用户可以在系统运行时动态调整文件系统的大小，把数据从一块硬盘重定位到另一块硬盘，也可以提高I/O操作的性能，以及提供冗余保护，它的快照功能允许用户对逻辑卷进行实时的备份。对一般用户来讲，使用最多的是动态调整文件系统大小的功能。这样，你在分区时就不必为如何设置分区的大小而烦恼，只要在硬盘中预留出部分空闲空间，然后根据系统的使用情况，动态调整分区大小。LVM架构图LV

18、M架构图PV（Physical Volume，物理卷）：物理卷就是指磁盘,磁盘分区或从逻辑上与磁盘分区具同样功能的设备(如RAID)，是LVM的基本存储逻辑块，处于LVM的最底层，但和基本的物理存储介质（如分区、磁盘等）比较，却包含有与LVM相关的管理参数。VG（Volume Group，卷组）：可以看成单独的逻辑磁盘，建立在PV之上，是PV的组合。一个卷组中至少要包括一个PV，在卷组建立之后可以动态的添加PV到卷组中 。LV（Logical Volume，逻辑卷）：相当于物理分区的/dev/sdaX。逻辑卷建立在卷组之上，卷组中的未分配空间可以用于建立新的逻辑卷，逻辑卷建立后可以动态的扩展或缩小空间。系统中的多个逻辑卷可以属于同一个卷组，也可以属于不同的多个卷组。 LVM进行逻辑卷的管理时，创建顺序是pvvglv。也就是说，首先创建一个物理卷（对应一个物理硬盘分区或者一个物理硬盘），然后把这些分区或者硬盘加入到一个卷组中（相当于一个逻辑上的大硬盘），再在这个大硬盘上划分分区lv（逻辑上的分区，也就是逻辑卷），最后