存储备份系统知识课件

1、存储与备份基础知识辽宁维森培训课程存储的分类存储分类根据服务器类型分为：封闭系统的存储和开放系统的存储:封闭系统主要指大型机，开放系统指包括Windows、UNIX、Linux等的服务器；开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储；开放系统的外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储(DAS)和网络化存储(FAS)；网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（NAS）和存储区域网络（SAN）由于目前绝大部分用户采用的是开放系统，其外挂存储占有目前磁盘存储市场的70%以上 存储的三种常见模式DASDirect Attached StorageNASNetwork Attached StorageSANS

2、torage Area NetworkDAS DAS（Direct Attached Storage直接连接存储）是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。 DAS的适用环境为：1）服务器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子)；2）存储系统必须被直接连接到应用服务器（如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”）上时；3）包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们需要直接连接到存储器上，群件应用和一些邮件服务也包括在内。当服务器在地理上比较分散，很难通过远程连接进行互

3、连时，直接连接存储是比较好的解决方案，甚至可能是唯一的解决方案。利用直接连接存储的另一个原因也可能是企业决定继续保留已有的传输速率并不很高的网络系统。 DAS 优点 低费用使用简单容易安装价格相对较低缺点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 适宜于小型机构的存储解决方案 网络附加存储设备（Network Attached Storage，NAS）是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，它通过标准的网络拓扑结构连接到计算机网络上，利用现有的网络资源来接入专用的网络存储设备，因此也称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列系统。 NAS是基于LAN的，按照TCP/IP协议进行通信，面向

4、消息传递，以文件的I/O方式进行数据传输。在LAN环境下，NAS已经完全可以实现异构平台之间的数据级共享，比如NT、UNIX等平台的共享。但是，在10/100M的带宽条件下，只有其中的30左右可以用做存储，所以NAS无法发挥其应有的性能，这就需要等待G/T比特级以太网络的大规模普及应用。 一个NAS包括处理器，文件服务管理模块和多个的硬盘驱动器用于数据的存储。 NAS 可以应用在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix, Linux)和CIFS格式等等。NAS 系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指

5、令完成对内在文件的管理。另外的特性包括：独立于操作系统，不同类的文件共享，交叉协议用户认证，浏览器界面的操作/管理，和增加和移除服务器不会中断网络服务，NAS是在RAID的基础上增加了存储操作系统，因此,NAS的数据能由异类平台共享。 NAS NAS在网中的应用CERNET/INTERNET C楼F楼移动办公人员信息查阅PSTN远程会议D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 B楼A楼INTERNET、MAILDNS服务器等路由器存储中心交换机优点 容易安装，维护简单共享数据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的存储

6、设备传输速率低成为瓶颈 主要适宜于文件存储的解决方案NAS 存储域网络（Storage Area Network）以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光纤通道直接连接，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。 SAN的支撑技术是Fibre Channel(FC)技术，这是ANSI为网络和通道IO接口建立的一个标准集成。支持HIPPI，IPI，SCSI，IP，ATM等多种高级协议，它的最大特性是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质隔离开这样多种协议可在同一个物理连接上同时传送，高性能存储体和宽带网络使用单I/O

7、接口使得系统的成本和复杂程度大大降低。如通过Switch扩充至交换仲裁复用结构则可将用户扩至很多。FC使用全双工串行通讯原理传输数据，传输速率高达1062.5Mbps，Fibre Channel的数据传输速度为100MBS，双环可达200MBS，使用同轴线传输距离为30米，使用单模光纤传输距离可达10公里以上。 光纤通道支持多种拓扑结构，主要有：点到点（Links）、仲裁环（FC-AL）、交换式网络结构（FC-XS）。SAN SAN 基于SAN结构的存储备份 光纤通道 = 是SAN Fabric的基础为存储系统提供一个网络连接模式客户机LAN(局域网)广域网存储区域网（第二网）Fabric =

8、 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, 这一数据网络可以提供企业级的性能, 扩展能力, 可管理能力, 可靠性和可用能力服务器存储子系统第一网SAN Fiber Channel SwitchesDiskArray 主机服务器 光纤交换机 磁盘阵列简单的SAN存储结构内部运行Fabric拓扑每端口独占100MB/S、200MB/S带宽SAN的核心设备SAN的核心- 光纤通道交换机光纤通道卡（FC HBA）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: 1G & 2G仲裁环/ Fabric 支持支持的总线:

9、 PCI, HSC, SBUS厂商: JNI, Emulex, QlogiAdaptec,LSI,Mylex优点 设备整合，维护方便存储资源利用率高高扩展性高数据存取效率充分利用网络带宽缺点成本较高安装和升级比NAS复杂 主要适宜于大型数据存储的解决方案SAN 存储网络的三种形态比较存储技术的核心：RAID RAID是“Redundant Array of Independent Disks”的缩写，中文意思独立磁盘冗余阵列，早期又称“Redundant Array of Inexpensive Disks”廉价磁盘冗余阵列，由美国加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出

10、。 简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAID Levels）。 数据冗余的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用冗余信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。 通过数据校验，RAID可以提供容错功能。这是使用RAID的主要原因，因为普通磁盘驱动器无法提供容错功能，如果不包括写在磁盘上的CRC（循环冗余校验）码的话。 RAID容错是建立在每个磁盘驱动器的硬件容错功能之上的，所以它提供更高的安全性。 在很多RAID模式中都有较为

11、完备的相互校验/恢复的措施，甚至是直接相互的镜像备份，从而大大提高了RAID系统的容错度，提高了系统的稳定冗余性。 RAID 0：条带化结构以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中，因此具有很高的数据传输率。它没有数据冗余，尽管不占用CPU资源，但并不能算是真正的RAID结构。RAID 0只是单纯地提高性能，并没有为数据的可靠性提供保证，而且其中的一个磁盘失效将影响到所有数据。RAID 0不能应用于数据安全性要求高的场合。最少磁盘数2个允许坏0颗磁盘容量计算：C=N* DC：可用容量N：磁盘个数D：磁盘容量优点：传输率和硬盘利用率最高，价格便宜。缺点： 无冗余，可靠性最差，其中一个磁盘

12、发生故障，所有数据将丢失。应用：通常使用在暂存数据和高 I/O 速率的工作站 。RAID 0RAID 1：镜像结构 它是通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互 为备份的数据，100%的数据冗余。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据，因此RAID 1可以提高读取性能。RAID 1的成本比较高，其硬盘空间利用率只有1/2。 当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据，提供了很高的数据安全性和可用性。最小磁盘数2个。允许坏1颗磁盘容量计算：C=(N/2)*DC：可用容量N：磁盘个数D：磁盘容量优点：可用性高，即使一个磁盘发生故障，逻辑硬盘上的数

13、据依然可用。缺点：需要 2 个磁盘，但只使用其中一个存储数据。应用：通常使用于较小的系统，其中一个磁盘的容量足够，并用作启动盘。 RAID 1RAID3：带奇偶校验码的并行传送将数据条块化分布于不同的硬盘上， RAID 3使用简单的奇偶校验，并用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据；如果不过如果校验盘也损坏，就无法恢复数据了。RAID具有较高的读速率，适合大文件连续操作的应用。但有数据盘故障时，每次读操作时都需要进行校验计算，读性能大幅度下降。最小磁盘数3个。允许坏1颗磁盘，但不能是校验盘容量计算：C=(N-1)*DC：可用容量N：磁盘个数D：磁盘容量

14、优点：可用性高，即使一个磁盘发生故障，逻辑硬盘上的数据依然可用优点：很好地利用了磁盘空间（如 n 个磁盘的阵列，n-1 被用作数据存储）缺点：必须计算冗余信息，这样就限制了写入性能 应用：由于安装容量与实际可用容量的比率较高，通常用于较大的数据存储系统RAID 3RAID10和RAID01：高可靠性与高效磁盘结构 是将镜像和条带进行两级组合的级别。第一级是RAID1镜像，第二级为RAID 0累加，这种组合提高了读/写速率，并可用允许硬盘损坏，因此RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。但是RAID10和RAID1一样只有1/2的磁盘利用率。最小硬盘数4个。适合银行、证劵类对数据非常敏感

15、的企业 允许坏2颗磁盘容量计算：C=N*D/2C：可用容量N：磁盘个数D：磁盘容量优点：高读取速度；高写入速度，写开销较小；特定情况下，可以允许N/2个硬盘同时损坏缺点：磁盘利用率低，只有1/2的硬盘利用率，至少需要4块磁盘应用：数据量大，安全性要求高的环境，如银行、金融等领域RAID10和RAID01备份的内容重要数据；系统文件；应用程序；整个分区或整个硬盘；日志文件备份的层次：软件级备份软件级的备份是指通过某种备份软件将系统数据保存在其他介质上，当系统出现错误时可以再通过软件将系统恢复到备份时的状态。这种方法备份和恢复要花费一定的时间。但这种方法可以完全防止逻辑损坏，因为备份介质和计算机系

16、统是分开的，错误不会复写到介质上。只要保存足够长时间的历史数据，就一定能够恢复正确的数据。全备份.全备份完全备份（Full Backup）：将系统中所有的数据信息全部备份。优点：数据备份完整。缺点：备份系统的时间长，备份量大。Full backup（全备份）Differential Backups (差分备份) Full BackupDifferentialFull Backup.差分备份（Differential Backup）：只备份上次完全备份以后变化的数据信息。优点：备份数据量适中，恢复系统时间短。Incremental Backups (增量备份) Full Backup.Incre

17、mentalsFull Backup增量备份（Incremental Backup）：只备份上次备份后系统中变化的数据信息。优点：是数据备份量少、时间短。缺点：恢复系统时间长。数据恢复恢复过程将数据从磁带拷贝回磁盘备份是比恢复早的一个时间点的完全映象备份记录了文件的目录结构，权限等，备份在具体的某盘磁带，磁带在磁带库中具体的槽位等，这些信息存储在备份软件的数据库中通常被称为元数据DiskTape数据归档Archive - Definition“Archive is a move type of operation, designed to preserve a file for future reference”源文件1.1.备份归档的文件归档过程移动, 校验, (删除)传统LAN环境下数据流走向ApplicationServerLANRAID or JBODTape LibraryBackupServer数据迁移(HSM)HSM 是充分保护现有的硬盘存储资源的基础上，将很少使用的文