存储基础知识讲座

1、存储(cn ch)基础知识讲座第一页，共五十八页。第一(dy)部分：存储相关基础知识第二部分：存储中常用的术语第三部分：DAS、NAS、SAN、iSCSI今日(jnr)您将了解第二页，共五十八页。第一部分(b fen)存储相关基础知识第三页，共五十八页。RAID与JBOD是什么？了解逻辑驱动器与物理(wl)驱动器间的关系RAID0、1、3、5、10、30、50、 NRAID、JBODGloble Spare & Local Spare在线扩容RAID基础(jch)第四页，共五十八页。 存储(cn ch)的技术Fibre ChannelSCSIRAIDATA第五页，共五十八页。RAID： (冗余

2、独立磁盘阵列系统; 盘阵) 是一种磁盘集群技术, 很早以前就开始使用在大型系统之中.用户可以自由定义数据的保存方式, 可以采用数据镜像(在不同磁盘上保存数据拷贝), 条带集(数据交叉保存在多个磁盘上), 还有奇偶校验保护(记录额外的数据以识别错误), 这些技术可以根据用户对性能和可靠性的要求单独或联合使用. JBOD：(只是一组盘; 磁盘组) 是与RAID相似的一种标准. 也是指一组磁盘通过一个接口连接到服务器, 但与RAID不同, JBOD不提供镜像, 数据条带集存储和奇偶校验等功能, 这些功能通常由主机上的软件来实现. JBOD是一种最简单廉价的“裸存储”设备. 独立的磁盘保存在一个机箱之

3、中, 允许不同的服务器分组访问. 一般不提供“缓冲”(高速缓存)和提供先进功能的控制器. JBOD的扩展空间(kngjin)有限. 由于缺少智能,数据条带集存储或奇偶校验, 对于任意磁盘的损坏没有保护. 磁带存储是磁盘损坏后恢复保存信息的常用手段.RAID与JBOD是什么(shn me)？第六页，共五十八页。 RAID Level 0: 带区集yMyFileliFMe第七页，共五十八页。 RAID 1: 镜像MyFileyyeeMMFFiill第八页，共五十八页。 RAID 3: 带专用(zhunyng)校验驱动器的带区集yMyFileliFMePPP第九页，共五十八页。 RAID 5:带分布

4、(fnb)校验位的带区集yMyFileliFMePPP第十页，共五十八页。 RAID Level 10 :Striping of Mirrored ArraysRAID-0RAID-1RAID-1MMyyFFiilleeMyFile第十一页，共五十八页。 RAID Level 30 :Striping of Two RAID 3 ArraysRAID 3RAID 3elPPFMiyPRAID 0第十二页，共五十八页。 RAID Level 50: Striping of Two RAID 5 ArraysFRAID 5RAID 5RAID 0PPyiMFlMPPeyFliePP第十三页，共五十

5、八页。 RAID 级别(jbi)的比较增加(zngji)容量第十四页，共五十八页。存储技术的核心(hxn)：RAID通常依照阵列的结构形式分成RAID0，RAID1，RAID2，RAID3，RAID4，RAID5， RAID0+1等类型。常见的有以下几种类型：1RAID0数据分别存储在阵列中的各个驱动器上，并行传送。这种结构容量利用率最好，达到100%。但没有校验，可靠性最差。2RAID1数据以完全相同的形式同时存储在2台硬盘驱动器上，数据传输率和单台情况下相近。容量利用率只有50%，但冗余量大，可靠性高。这种结构通常称为镜象磁盘。3RAID3阵列中有一台驱动器用作奇偶校验盘。并行传送。这种结

6、构适合用于每次存储数据量大的情况，例如科学计算等。4RAID5阵列采取奇偶校验，但没有专用的驱动器，而是将校验位按要求(yoqi)写到阵列中的某一台驱动器上。采取并行传送。这种结构适合每次存取数据量小的情况，例如事务处理。5RAID0+1（也称RAID10）阵列中一半的驱动器采取RAID0的结构，可以并行传送来提高数据传输率。另一半则是前面提到的镜象磁盘，即是RAID1。这样可以有很高的可靠性。6其他阵列类型：基于软件的RAID技术及部分厂家提出的类型。第十五页，共五十八页。本地(bnd)、全局 Hot Spare盘Hot Spare全局(qunj) Hot SpareSet 1Set 2本地

7、(bnd) Hot SpareSet 1Set 2Hot SpareHot Spare 具有 自动复制 + 替换 功能第十六页，共五十八页。支持(zhch)在线扩容2 GB9 GB9 GB 添加(tin ji)的驱动器物 理 驱动器Logical 09 GB9 GB18 GB RAID 527 GB RAID 5看起来好像(ho xin) “新建的” RAID设置第十七页，共五十八页。第二部分了解存储中常用(chn yn)的术语第十八页，共五十八页。存储(cn ch)中常用的术语IDE、SATASCSI、FC、SCSI HBA、FC HBA、千兆光纤网卡GBIC、SFP、MIA、DB9、HSS

8、DC、HSSDC2LC、SC, DWDMLAN-FREE BACKUP、SERVERLESS BACKUPWWN、ZONINGByte & bit, (1Byte=8bits),编码(bin m)光纤通道1Gb/s(100MB/s),2Gb/s (200MB/s),以太网的1Gb/s（125MB/s）32bits,64bits,133MHz, 66MHz, PCI平均无故障时间（MBTF）IOPS, 持续传输速度 (MB/sec xfer rate) Host Fibre Connections, Fibre bandwidth to drivesRAID、LUN、Partition,LV，第

9、十九页，共五十八页。存储(cn ch)的主要应用阵列存储光盘(un pn)存储磁带存储数据迁移数据备份及恢复：磁带、光盘、阵列数据复制: 本地镜像、远程镜像高可用:集群，双机容错、容错系统高性能存储海量(hiling)存储容灾高性能第二十页，共五十八页。存储管理存储设备存储交换(jiohun)设备VeritasStoreAgeFalconStorDataCoreJBOD厂商(chngshng)BrocadeVixelCiscoNishanMcDataInrangeEMCHDSIBMSUNSANRADDotHillStoneFlyFibreStreamHPSTKADICFujitonLSIDel

10、lRAID 厂商NetAppPROCOM其他(qt)品牌HBATAPE 厂商DotHillEDI国内品牌国外存储厂商一览第二十一页，共五十八页。主要(zhyo)的存储设备厂商第二十二页，共五十八页。高端阵列(zhn li)产品线HDSLightning 9900 VIBMESS（大鲨鱼(sh y)、银鲨、小鲨鱼(sh y)）EMCSymmetrix DMX 800 / 1000 / 2000/SUNHP第二十三页，共五十八页。中端阵列(zhn li)存储产品线HDS ：Lightning 9570/9580/9585 VIBM ：FASt T600 / T700 / T900EMC / DEL

11、L：Clariion CX300/500/700SUN :SE6900HP:EVA 3000 /5000LSI : E 4600 / E5600Xiotech 、DDN 第二十四页，共五十八页。低端阵列(zhn li)存储产品线部分大厂的低端产品线台湾及部分美国阵列厂商(chngshng)国内贴牌厂商国内自己组装第二十五页，共五十八页。主流(zhli)的备份软件厂商VERITASNetBackup DataCenterBackup Exec Legato NetWorkerBakBone NetVaultCA BrightStorTivoli Storage ManagerHP OmniBac

12、k第二十六页，共五十八页。数据(shj)迁移（HSM）软件厂商VERITAS Storage MigratorLegato NetWorker HSMTivoli Space MangerOTG DiskXtender第二十七页，共五十八页。SAN数据共享软件(run jin)Tivoli SANergyVERITAS SANPoint DirectADIC CentravisionSGI CXFSTransoft FibreNetATTO StudioNet第二十八页，共五十八页。SAN环境(hunjng)多路径软件VERITAS Dynamic Multi-Path (DMP)IBM Su

13、bSytem Device(SDD)Compaq Secure PathEMC PowerPathHDS Dynamic Link MangerHP Auto Path Virtual Array for xpXiotech REDI PathJNI Zentai HBAQlogic Qldirect第二十九页，共五十八页。服务器集群软件(run jin)Microsoft Cluster Server (MSCS)VERITAS Cluster Server(VCS)Legato Automated Availability Manager(LAAM)Sun ClusterNovell Cl

14、uster ServiceIBM HACMPHP MCService GuardCompaq TrueClusterCompaq OpenVMS Cluster其他(qt)第三十页，共五十八页。镜像/复制(fzh)软件EMC SRDF /MirrorViewHDS Nanocopy/ TrueCopyVERITAS Volume Manager/ Volume Replicator/ Storage ReplicatorLegato RepliStorIBM Peer-to-Peer-Copy (PPRC)/ Extended Remote Copy(XRC)SUN StorEdge Avai

15、lability Suite-Remote Mirroring Software/Point-in-time Copy/SUN StorEdge Network Data ReplicatorCompaq Virtual Replicator/Data Replication ManagerHP Continuous Access Xp&Xp Extension/Business Copy XPXiotech Real Time Data Intelligent(REDI) Copy/SAN Link Replicator第三十一页，共五十八页。第三(d sn)部分了解 DAS、NAS、SAN

16、、iSCSI第三十二页，共五十八页。 DAS - Direct Attached Storage NAS - Network Attached Storage SAN - Storage Area Networks iSCSI &IP SANs存储的几种主要(zhyo)技术-根据连接方式划分第三十三页，共五十八页。服务器连接(linji)存储（DAS）DAS：Direct Attached Storage 直接与服务器连接的存储系统 通过(tnggu)SCSI或FC接口连接 服务器为核心，不直接连入网络第三十四页，共五十八页。 SCSIFCSCSI-to-SCSISCSI -to- IDEFC

17、-to-SCSIFC-to-FCDAS的存储(cn ch)方案服务器阵列(zhn li) SCSI服务器磁带机光盘库DDSDLTAITLTODVD-RAM光盘库MO光盘库CD&DVD库光盘(un pn)镜像服务器(NAS)第三十五页，共五十八页。DAS - Direct Attached StorageDisk CERP ServerDisk BExchange ServerDisk AFile Server优点 低费用(fi yong)使用简单容易安装价格相对较低缺点(qudin)不能共享连接距离有限 升级困难缺乏较好的高可用性维护复杂 适宜(shy)于小型机构的存储解决方案第三十六页，共五

18、十八页。NAS是什么(shn me)？“Network Attached Storage”一个经过特殊优化的，在混合网络环境中提供文件服务的设备。NAS直接连接到网络中，直接为client提供存储服务。其软件经过高度的优化直接连接到网络，安装和管理过程简单，无网络中断, 安装快捷无需安装其它操作系统利用(lyng)网络协议及IP 地址NAS能为我们做什么？在文件服务器上能实现的任何功能，NAS都能实现 在不同的网络平台间共享数据（数据的集中管理） 备份个人电脑和便携式电脑中的数据 为您的服务器数据提供一个随时可以访问的备份 从防火墙缓冲数据 为您的WEB服务器和Email服务器提供存储空间通过

19、LAN直接(zhji)接入网络的存储系统。第三十七页，共五十八页。混合网络环境(hunjng)中的NAS应用第三十八页，共五十八页。NAS在校园网中的应用(yngyng)CERNET/INTERNET 一号(y ho)教学楼办公楼移动(ydng)办公人员学生家长查阅PSTN远程教学二号教学楼节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机节点交换机网 管工作站应用服务器群 图书馆实验楼INTERNET、MAILDNS服务器等路由器POP 4500中心交换机第三十九页，共五十八页。NAS在城域网中的应用(yngyng)1GB Ethernet公用(gngyng)宽带网教育网VLANCatalyst 65

20、09城域网信息中心Catalyst 35/29 SerialINTERNET电信宽带IP1GB Ethernet本地(bnd)资源服务器教育局各科室教育局及市区学校服务器群POP 4000POP 4500 NAS-引领存储潮流的技术二中大学小第四十页，共五十八页。NAS - Network Attached StorageWork with:NFS=Network File SystemCIFS=Common Internet File SystemIPNetworkNAS Controller Hosts Disk subsystem SharedInformation优点 容易安装，维护简

21、单共享数据(shj)跨平台文件共享远程访问减轻服务器负担充分利用网络带宽缺点不适合数据库存储孤立(gl)的存储设备传输速率低成为瓶颈 主要适宜(shy)于文件存储的解决方案第四十一页，共五十八页。Fibre Channel有三种拓扑结构:点对点(Point-to-Point) 两个设备(shbi)之间互连仲裁环(Arbitrated Loop) 最多支持126个设备互连，形成一个仲裁环 交换式Fabric(Switch Fabric) 最多1千6百万个设备互连SAN概念(ginin)Fibre Channel （FC）技术标准是1994年由ANSI标准化组织制订的一种适合于千兆位数据传输通信(

22、tng xn)的网络技术。点对点仅 2 个设备 仲裁环最多 126 个设备交换式FC网络（Fabric）最多 1600万个设备第四十二页，共五十八页。独立于LAN的服务器后端存储(cn ch)专用网络主要利用Fibre Channel protocol（光纤通道协议），通过FC交换机建立起与服务器和存储设备之间的直接连接100MB/S、200MB/S、400MB/S的速率消除了带宽上的瓶颈存储(cn ch)区域网络 ( Storage Area network )第四十三页，共五十八页。FABRIC-第二(d r)网客户机LAN(局域网)广域网存储(cn ch)区域网（第二网）Fabric =

23、 第二网“Fabric”是一个由智能光纤通道交换机构成并具有良好系统设计的高智能网络(wnglu),。可以提供企业级的性能、扩展能力、可管理能力、可靠性和高可用能力，我们称之为：SAN服务器存储子系统第一网第四十四页，共五十八页。逐级的Fabric 扩展(kuzhn)-海量存储卓越的性能跨越平台中型的SAN网络企业级的应用 巨大的存储资源远程存储存储核心网络入门级别取代传统方式第四十五页，共五十八页。Fiber Channel SwitchesDiskArray 主机(zhj)服务器 光纤交换机 磁盘阵列简单(jindn)的SAN存储结构第四十六页，共五十八页。 线缆（光纤或铜线(tn xin

24、)） FC HBA、 GBIC、& MIA FC HUB/交换机 数据网关 服务器存储管理软件: Tivoli SANergy VERITAS SANPoint Direct ADIC Centravision SGI CXFS Transoft FibreNet ATTO StudioNet存储系统 RAID，JBOD 磁带存储设备 光存储设备 SAN的组成(z chn)第四十七页，共五十八页。内部运行Fabric拓扑每端口独占(dzhn)100MB/S、200MB/S带宽SAN的核心设备SAN的核心(hxn)- 光纤通道交换机第四十八页，共五十八页。光纤通道(tngdo)卡（FC HBA）

25、提供服务器或工作站连接到存储网络的接口铜介质/光介质支持 （可以是双口）目前提供的带宽指标(zhbio): 1G & 2G仲裁环/ Fabric 支持支持的总线: PCI, HSC, SBUS厂商: JNI, Emulex, QlogicAdaptec,LSI,Mylex第四十九页，共五十八页。存储设备直接接入存储网络(wnglu)RAID 磁盘阵列JBOD 磁盘组磁带设备 主要用于备份和恢复光介质设备 主要用于HSM（Hierarchical Storage Management）第五十页，共五十八页。SAN的主要(zhyo)应用LanFree BackupServerLess Backup

26、集群（可实现多节点）服务器/应用系统存储整合异地(yd)灾备同步与异步镜像分级存储（HSM）第五十一页，共五十八页。超越 SCSI的局限性 (驱动器数, 传输速度, 传输距离)更容易(rngy)地存储和共享数据及资源Advanced Operations对存储资源的集中管理LAN-free 和 Server-less backup远程镜像( SAN与传统(chuntng)SCSI的比较 )LANSolarisLinuxNTAIXFC SwitchSCSI over FC第五十二页，共五十八页。网络存储的三种(sn zhn)常见模式DASDirect Attached StorageNASNet

27、work Attached StorageSANStorage Area Network第五十三页，共五十八页。What is iSCSI ?Gbit Ethernet操 作 系 统千兆网卡或 iSCSI HBA 主 机文 件 系 统iSCSI 设备(shbi)驱动FC or SCSI 存储(cn ch)设备iSCSI 交换机将iSCSI包转换成标准SCSI命令与物理存储设备间进行(jnxng)数据的传输及交换网络化存储的一种新标准iSCSI 协议经由TCP/IP协议栈（在IP之上的第四层）传送本地SCSI命令及数据。通过iSCSI协议，标准的SCSI命令和数据将被封装成一个以iSCSI头在先

28、的连续字节串，该字节串被送到TCP/IP层，并被分解成适合网络传输的数据组后，交给主机和适用与iSCSI协议的存储设备如果发出一个读数据的请求，则从物理磁盘中检索出数据，将其重新封装成iSCSI字节串后送到提出请求的主机整个过称对用户和文件系统是透明的核心内容： iSCSI是IETF提出的经TCP/IP/以太网传送SCSI指令的协议第五十四页，共五十八页。Hosts IPNetworkClients 存储设备iSCSI & IP SAN优点 可连接性能超群，基于(jy)现有以太网络架构，可自然扩充到LAN、MAN、WAN，是远程数据传输的最佳方案。提供与FC同级别的高可用可加强的性能及高可用性、扩展