存储基础培训教材课件

存储根底原理存储根底原理1第一章存储根底知识1.存储概述2.主机根底知识3.数据库根底知识4.备份常用知识5.远程容灾第一章存储根底知识1.存储概述21.存储概述具有大容量、高性能、平安可靠等特点将数据存放位置从应用效劳器中别离出来，进展集中管理可以和各种网络设备共同组成整个系统，提供数据灵活的存取和共享效劳1.1什么是存储1.存储概述具有大容量、高性能、平安可靠等特点1.1什么31.2常用存储设备磁带机磁带库磁盘阵列虚拟磁带库〔VTL〕1.2常用存储设备磁带机41.3衡量存储性能的指标IOPS〔I/OsPerSecond〕即每秒输入输出次数，指的是系统在单位时间内能处理的最大I/O频度带宽指单位时间内的流量，用MB/s表示。带宽等于块大小与IOPS的乘积1.3衡量存储性能的指标IOPS52.主机根底知识基于X86体系架构IBM、HP、SUN、DELL、浪潮、联想基于专有的RISC芯片体系架构IBM、HP、SUN、FUJITSU2.1常用主机系统（服务器）2.主机根底知识基于X86体系架构2.1常用主机系统（服务62.2常用操作系统Windows系列Linux系列RedhatSuSEUNIX系列SolarisHP-UXAIX2.2常用操作系统Windows系列72.3集群技术集群把多台效劳器联接在一起，形成一个整体，共同对外提供效劳。可以更好的利用设备资源三种集群高性能集群负载均衡集群高可用性集群2.3集群技术集群83.数据库根底知识数据库是计算机应用系统中的一种专门管理数据资源的系统数据库是立足于数据本身的管理，它将所有数据依照某种数据模型进展科学的组织，存储在计算机中数据库是在文件系统的根底上开展起来的一种理想的数据管路技术，解决了文件系统的一些缺点3.1数据库概念3.数据库根底知识数据库是计算机应用系统中的一种专门管理数93.2常用数据库中小型数据库SQLServer大型数据库DB2SybaseOracle3.2常用数据库中小型数据库103.3数据库的备份物理备份冷备份：在数据库关闭状态拷贝数据库文件到另外位置热备份：在数据库运行状态拷贝数据库文件到另外位置逻辑备份导出〔Export〕：使用指令将数据从数据库中提取出来3.3数据库的备份物理备份114.备份常用知识将正常时刻的数据以某种格式和方式加以保存在数据遭受破坏或其他特定情况下可以将数据恢复到以前某个时间点的状态4.1数据备份4.备份常用知识将正常时刻的数据以某种格式和方式加以保存4124.2备份技术备份窗口一个工作周期内留给备份系统进展备份的时间长度备份策略为所有具有相似备份要求的客户机组配置的执行备份的方式和时间备份系统由备份效劳器、备份软件和备份介质组成的备份系统4.2备份技术备份窗口134.3常用备份软件VeritasNetBackupBackupExecLegatoNetWorkerCABrightStorARCserveBackupBakBoneNetVault4.3常用备份软件Veritas145.远程容灾提供一个能防止用户业务环境系统遭受各种灾难破坏的信息系统具有在灾后快速恢复的能力能够满足信息系统业务连续性需求的系统5.1容灾5.远程容灾提供一个能防止用户业务环境系统遭受各种灾难破坏155.2容灾的级别数据级容灾备份关键的数据到异地数据系统应用级容灾异地构建一套与本地相当的应用系统环境业务级容灾异地备份的除数据系统和应用系统之外的非IT系统环境5.2容灾的级别数据级容灾165.3容灾衡量指标RTO〔RecoveryTimeObject，恢复时间目标〕是指信息系统从灾难状态恢复到可运行状态所需的时间，用来衡量容灾系统的业务恢复能力。RPO〔RecoveryPointObject，恢复点目标〕是指业务系统所允许的在灾难过程中的最大数据丧失量，用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力。RR〔RecoveryRadius，容灾半径〕是指生产中心和灾备中心之间的直线距离，用来衡量容灾方案所能防御的灾难影响范围。ROI〔ReturnOnInvestment，投入产出比〕是用来衡量用户投入到容灾系统的资金与从中所获得的收益的比率。5.3容灾衡量指标RTO〔RecoveryTimeOb17第二章存储技术1.存储体系介绍2.FCSAN和IPSAN技术3.FCSAN和IPSAN比照第二章存储技术1.存储体系介绍181.存储体系介绍效劳器内置存储直接连接存储DAS网络存储网络附加存储NAS存储区域网络SAN1.1存储体系架构分类1.存储体系介绍效劳器内置存储1.1存储体系架构分类191.2DAS存储架构通过SAS、SCSI或FC接口与效劳器直接相连以效劳器为中心。客户机的数据访问必须通过效劳器，然后经过总线访问相应的存储设备，效劳器实际上起到一种存储转发的作用优点：磁盘与服务器分离，便于统一管理缺点：每个服务器都需要独立的存储设备；连接距离短，连接数量有限；存储资源利用率低；扩展性差。1.2DAS存储架构通过SAS、SCSI或FC接口与效劳器201.3NAS存储架构使用一个专用存储效劳器与网络直接相连通过NFS或CIFS对外提供文件级访问效劳以数据为中心优点：不占用应用服务器资源；广泛支持操作系统及应用；扩展较容易；即插即用，安装简单方便。缺点：不适合存储量大的块级应用；数据备份及恢复占用网络带宽。1.3NAS存储架构使用一个专用存储效劳器与网络直接相连211.4SAN存储架构将存储系统、效劳器和客户端都通过网络相互连接以网络为中心优点：设备整合；数据集中，易管理；高扩展性和高可用性；适用于存储量大的块级应用。缺点：安装和升级比NAS复杂；多客户端共享资源需额外软件1.4SAN存储架构将存储系统、效劳器和客户端都通过网络222.FCSAN和IPSAN技术FC是一种数据传输技术，侧重于数据的快速、高效、可靠传输。随着数据存储在带宽上的需求提高，才逐渐应用到存储系统上。FC的协议与TCP/IP协议类似，采用5层光纤协议封装和承载SCSI协议。2.1FCSAN2.FCSAN和IPSAN技术FC是一种数据传输技术，232.2IPSAN使用IP协议封装和承载SCSI协议。早期的IPSAN是采用TCP/IP和FC技术相结合的方式传输SCSI指令，逐渐开展成可以采用iSCSI封装技术传输SCSI指令和数据。iSCSI是一种纯粹的IP存储网络技术。早期的IPSAN是采用TCP/IP和FC技术相结合的方式传输SCSI指令，逐渐发展成可以采用iSCSI封装技术传输SCSI指令和数据。2.2IPSAN使用IP协议封装和承载SCSI协议。iS242.3iSCSIIETF提出的基于IP协议的技术标准不包含任何FC的内容SCSI命令和数据帧压缩为IP帧传输工作于SCSI和TCP/IP之间

iSCSI帧封装技术IP头TCP头iSCSI报头SCSI命令2.3iSCSIIETF提出的基于IP协议的技术标准技术I25机制iSCSI的认证机制是基于名字的，这个名字一般称为iSCSIName。在建立连接时，发起端发起一个请求，目标端收到请求后，确认发起端发起的请求中所携带的iSCSIName是否与目标端绑定的iSCSIName一致。如果一致，便建立通信连接。每个iSCSI节点只允许有一个iSCSIName，一个iSCSIName可以被用来建立一个发起端到多个目标端的连接，多个iSCSIName可以被用来建立一个目标端到多个发起端的连接〔需要集群软件〕机制iSCSI的认证机制是基于名字的，这个名字一般称为iSC26iSCSI会话分为四个状态。在初状态，发起端和目标端不处在通信阶段，当发起端向目标端发起响应请求，可以经过平安认证或者操作协商之后，在完整功能状态下对iSCSI命令进展处理，也可同时对会话进展平安认证和操作协商。SCSI平安认证有两种方法，第一种是加密，对iSCSI透明，无须处理，如IPSec；第二种是认证，即目标端对发起端的认证，或发起端对目标端的认证，认证方法如CHAP。会话iSCSI会话分为四个状态。在初状态，发起端和目标端不处在通273.FCSAN和IPSAN比照3.FCSAN和IPSAN比照28存储基础培训教材课件29存储基础培训教材课件30第三章硬盘根底知识1.硬盘构造2.硬盘主要参数3.硬盘接口介绍第三章硬盘根底知识1.硬盘构造311.硬盘构造硬盘外盘构造电源接口和数据接口控制电路板固定面板硬盘内部构造磁头组件磁头驱动机构磁盘片主轴组件前端控制电路1.硬盘构造硬盘外盘构造322.硬盘主要参数硬盘容量作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数硬盘的容量以兆字节〔MB〕或千兆字节〔GB〕为单位硬盘转速转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm数据传输率指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒〔MB/s〕缓存根本作用是平衡内部和外部的数据传输率2.硬盘主要参数硬盘容量333.硬盘接口介绍IDE优点：价格低廉、兼容性好SCSI优点：适应面广、高性能、同时具备内外置FC优点：带宽高、连接距离长、连接设备数量大SATA优点：一对一连接、独享带宽、支持热插拔、低电压SAS优点：兼容性好、数据传输率高3.硬盘接口介绍IDE34第四章RAID技术根底知识1.RAID根底概念2.RAID级别3.RAID的实现方式4.RAID的运行状态第四章RAID技术根底知识1.RAID根底概念351.RAID根底概念RAID〔RedundantArrayofIndependentDisks〕即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据平安性。根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别1.1RAID的定义1.RAID根底概念RAID〔RedundantAr361.2RAID的优势RAID在容量和管理上的优势易于灵活的进展容量扩展“虚拟化〞使可管理性极大的增强RAID在性能上的优势“磁盘分块〞技术带来性能的提高RAID在可靠性和可用性上的优势通过冗余技术和热备、热换提升了可靠性1.2RAID的优势RAID在容量和管理上的优势371.3RAID存取数据的根本方式并行存取方式适用于大型的、以长时间顺序访问数据为特征的应用独立存取方式适用于数据存取频繁，每笔存取数据量小的应用1.3RAID存取数据的根本方式并行存取方式381.4RAID的冗余方式镜像冗余镜像冗余使用了磁盘镜像技术磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两个磁盘看起来就像一个磁盘一样镜像冗余可以提高磁盘的读性能校验冗余根据冗余算法计算阵列中成员磁盘上数据的校验信息，将校验信息保存在其他的磁盘资源上保证数据可靠性和镜像冗余相比较，校验冗余的开销更小1.4RAID的冗余方式镜像冗余391.5热备和热换热备是指在不干扰当前系统的正常使用的情况下，用系统中另外一个正常的备用磁盘顶替失效磁盘。热换是指在不影响系统正常运转的情况下，用正常的磁盘物理替换RAID阵列中的失效磁盘。1.5热备和热换热备是指在不干扰当前系统的正常使用的情况下402.RAID级别RAID0数据条带化，无校验RAID1数据镜像，无校验RAID2海明码错误校验及校正RAID3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID4单次写数据采用单个硬盘，校验信息存放于专用硬盘RAID5数据条带化，校验信息分布式存放2.RAID级别RAID0数据条带化，无校验412.1RAID0定义：RAID0即没有容错设计的条带硬盘阵列〔StripedDiskArraywithoutFaultTolerance〕，以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中优点极高的读写效率速度快，由于不存在校验，所以不占用CPU资源部署简单缺点无冗余，通常和其他RAID级别混合使用不适合用于关键数据环境2.1RAID0定义：RAID0即没有容错设计的条带硬422.2RAID1定义：RAID1又称镜像〔Mirror〕，数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘优点提供了很高的数据安全性和可用性100％的数据冗余设计、使用简单不作校验计算，CPU占用资源少缺点空间利用率只有1/2相对于单个硬盘，无法提高写性能2.2RAID1定义：RAID1又称镜像〔Mirror432.3RAID5定义：RAID5的校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID5是最常用的RAID方式之一优点高读取速率，中等写速率提供一定程度的数据安全缺点RAID组里单块硬盘的故障，会导致其他硬盘读写性能大幅度下降2.3RAID5定义：RAID5的校验数据均匀分布在各443.RAID的实现方式软件RAID功能都依赖于主机CPU完成，没有第三方的控制处理器和I/O芯片硬件RAID有专门的RAID控制处理器和I/O处理芯片来处理RAID任务，不需占用主机CPU资源3.RAID的实现方式软件RAID454.RAID的运行状态建立〔Create〕正常〔Normal〕降级/临界〔Degrade/Critical〕重建〔Rebuild/Recover〕重构〔Reconstruct〕失效/脱机〔Failed/Offline〕4.RAID的运行状态建立〔Create〕46存储根底原理存储根底原理47第一章存储根底知识1.存储概述2.主机根底知识3.数据库根底知识4.备份常用知识5.远程容灾第一章存储根底知识1.存储概述481.存储概述具有大容量、高性能、平安可靠等特点将数据存放位置从应用效劳器中别离出来，进展集中管理可以和各种网络设备共同组成整个系统，提供数据灵活的存取和共享效劳1.1什么是存储1.存储概述具有大容量、高性能、平安可靠等特点1.1什么491.2常用存储设备磁带机磁带库磁盘阵列虚拟磁带库〔VTL〕1.2常用存储设备磁带机501.3衡量存储性能的指标IOPS〔I/OsPerSecond〕即每秒输入输出次数，指的是系统在单位时间内能处理的最大I/O频度带宽指单位时间内的流量，用MB/s表示。带宽等于块大小与IOPS的乘积1.3衡量存储性能的指标IOPS512.主机根底知识基于X86体系架构IBM、HP、SUN、DELL、浪潮、联想基于专有的RISC芯片体系架构IBM、HP、SUN、FUJITSU2.1常用主机系统（服务器）2.主机根底知识基于X86体系架构2.1常用主机系统（服务522.2常用操作系统Windows系列Linux系列RedhatSuSEUNIX系列SolarisHP-UXAIX2.2常用操作系统Windows系列532.3集群技术集群把多台效劳器联接在一起，形成一个整体，共同对外提供效劳。可以更好的利用设备资源三种集群高性能集群负载均衡集群高可用性集群2.3集群技术集群543.数据库根底知识数据库是计算机应用系统中的一种专门管理数据资源的系统数据库是立足于数据本身的管理，它将所有数据依照某种数据模型进展科学的组织，存储在计算机中数据库是在文件系统的根底上开展起来的一种理想的数据管路技术，解决了文件系统的一些缺点3.1数据库概念3.数据库根底知识数据库是计算机应用系统中的一种专门管理数553.2常用数据库中小型数据库SQLServer大型数据库DB2SybaseOracle3.2常用数据库中小型数据库563.3数据库的备份物理备份冷备份：在数据库关闭状态拷贝数据库文件到另外位置热备份：在数据库运行状态拷贝数据库文件到另外位置逻辑备份导出〔Export〕：使用指令将数据从数据库中提取出来3.3数据库的备份物理备份574.备份常用知识将正常时刻的数据以某种格式和方式加以保存在数据遭受破坏或其他特定情况下可以将数据恢复到以前某个时间点的状态4.1数据备份4.备份常用知识将正常时刻的数据以某种格式和方式加以保存4584.2备份技术备份窗口一个工作周期内留给备份系统进展备份的时间长度备份策略为所有具有相似备份要求的客户机组配置的执行备份的方式和时间备份系统由备份效劳器、备份软件和备份介质组成的备份系统4.2备份技术备份窗口594.3常用备份软件VeritasNetBackupBackupExecLegatoNetWorkerCABrightStorARCserveBackupBakBoneNetVault4.3常用备份软件Veritas605.远程容灾提供一个能防止用户业务环境系统遭受各种灾难破坏的信息系统具有在灾后快速恢复的能力能够满足信息系统业务连续性需求的系统5.1容灾5.远程容灾提供一个能防止用户业务环境系统遭受各种灾难破坏615.2容灾的级别数据级容灾备份关键的数据到异地数据系统应用级容灾异地构建一套与本地相当的应用系统环境业务级容灾异地备份的除数据系统和应用系统之外的非IT系统环境5.2容灾的级别数据级容灾625.3容灾衡量指标RTO〔RecoveryTimeObject，恢复时间目标〕是指信息系统从灾难状态恢复到可运行状态所需的时间，用来衡量容灾系统的业务恢复能力。RPO〔RecoveryPointObject，恢复点目标〕是指业务系统所允许的在灾难过程中的最大数据丧失量，用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力。RR〔RecoveryRadius，容灾半径〕是指生产中心和灾备中心之间的直线距离，用来衡量容灾方案所能防御的灾难影响范围。ROI〔ReturnOnInvestment，投入产出比〕是用来衡量用户投入到容灾系统的资金与从中所获得的收益的比率。5.3容灾衡量指标RTO〔RecoveryTimeOb63第二章存储技术1.存储体系介绍2.FCSAN和IPSAN技术3.FCSAN和IPSAN比照第二章存储技术1.存储体系介绍641.存储体系介绍效劳器内置存储直接连接存储DAS网络存储网络附加存储NAS存储区域网络SAN1.1存储体系架构分类1.存储体系介绍效劳器内置存储1.1存储体系架构分类651.2DAS存储架构通过SAS、SCSI或FC接口与效劳器直接相连以效劳器为中心。客户机的数据访问必须通过效劳器，然后经过总线访问相应的存储设备，效劳器实际上起到一种存储转发的作用优点：磁盘与服务器分离，便于统一管理缺点：每个服务器都需要独立的存储设备；连接距离短，连接数量有限；存储资源利用率低；扩展性差。1.2DAS存储架构通过SAS、SCSI或FC接口与效劳器661.3NAS存储架构使用一个专用存储效劳器与网络直接相连通过NFS或CIFS对外提供文件级访问效劳以数据为中心优点：不占用应用服务器资源；广泛支持操作系统及应用；扩展较容易；即插即用，安装简单方便。缺点：不适合存储量大的块级应用；数据备份及恢复占用网络带宽。1.3NAS存储架构使用一个专用存储效劳器与网络直接相连671.4SAN存储架构将存储系统、效劳器和客户端都通过网络相互连接以网络为中心优点：设备整合；数据集中，易管理；高扩展性和高可用性；适用于存储量大的块级应用。缺点：安装和升级比NAS复杂；多客户端共享资源需额外软件1.4SAN存储架构将存储系统、效劳器和客户端都通过网络682.FCSAN和IPSAN技术FC是一种数据传输技术，侧重于数据的快速、高效、可靠传输。随着数据存储在带宽上的需求提高，才逐渐应用到存储系统上。FC的协议与TCP/IP协议类似，采用5层光纤协议封装和承载SCSI协议。2.1FCSAN2.FCSAN和IPSAN技术FC是一种数据传输技术，692.2IPSAN使用IP协议封装和承载SCSI协议。早期的IPSAN是采用TCP/IP和FC技术相结合的方式传输SCSI指令，逐渐开展成可以采用iSCSI封装技术传输SCSI指令和数据。iSCSI是一种纯粹的IP存储网络技术。早期的IPSAN是采用TCP/IP和FC技术相结合的方式传输SCSI指令，逐渐发展成可以采用iSCSI封装技术传输SCSI指令和数据。2.2IPSAN使用IP协议封装和承载SCSI协议。iS702.3iSCSIIETF提出的基于IP协议的技术标准不包含任何FC的内容SCSI命令和数据帧压缩为IP帧传输工作于SCSI和TCP/IP之间

iSCSI帧封装技术IP头TCP头iSCSI报头SCSI命令2.3iSCSIIETF提出的基于IP协议的技术标准技术I71机制iSCSI的认证机制是基于名字的，这个名字一般称为iSCSIName。在建立连接时，发起端发起一个请求，目标端收到请求后，确认发起端发起的请求中所携带的iSCSIName是否与目标端绑定的iSCSIName一致。如果一致，便建立通信连接。每个iSCSI节点只允许有一个iSCSIName，一个iSCSIName可以被用来建立一个发起端到多个目标端的连接，多个iSCSIName可以被用来建立一个目标端到多个发起端的连接〔需要集群软件〕机制iSCSI的认证机制是基于名字的，这个名字一般称为iSC72iSCSI会话分为四个状态。在初状态，发起端和目标端不处在通信阶段，当发起端向目标端发起响应请求，可以经过平安认证或者操作协商之后，在完整功能状态下对iSCSI命令进展处理，也可同时对会话进展平安认证和操作协商。SCSI平安认证有两种方法，第一种是加密，对iSCSI透明，无须处理，如IPSec；第二种是认证，即目标端对发起端的认证，或发起端对目标端的认证，认证方法如CHAP。会话iSCSI会话分为四个状态。在初状态，发起端和目标端不处在通733.FCSAN和IPSAN比照3.FCSAN和IPSAN比照74存储基础培训教材课件75存储基础培训教材课件76第三章硬盘根底知识1.硬盘构造2.硬盘主要参数3.硬盘接口介绍第三章硬盘根底知识1.硬盘构造771.硬盘构造硬盘外盘构造电源接口和数据接口控制电路板固定面板硬盘内部构造磁头组件磁头驱动机构磁盘片主轴组件前端控制电路1.硬盘构造硬盘外盘构造782.硬盘主要参数硬盘容量作为计算机系统的数据存储器，容量是硬盘最主要的参数硬盘的容量以兆字节〔MB〕或千兆字节〔GB〕为单位硬盘转速转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm数据传输率指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒〔MB/s〕缓存根本作用是平衡内部和外部的数据传输率2.硬盘主要参数硬盘容量793.硬盘接口介绍IDE优点：价格低廉、兼容性好SCSI优点：适应面广、高性能、同时具备内外置FC优点：带宽高、连接距离长、连接设备数量大SATA优点：一对一连接、独享带宽、支持热插拔、低电压SAS优点：兼容性好、数据传输率高3.硬盘接口介绍IDE80第四章RAID技术根底知识1.RAID根底概念2.RAID级别3.RAID的实现方式4.RAID的运行状态第四章RAID技术根底知识1.RAID根底概念811.RAID根底概念RAID〔RedundantArrayofIndependentDisks〕即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据平安性。根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别1.1RAID的定义1.RAID根底概念RAID〔RedundantAr821.2RAID的优势RAID在容量和管理上的优势易于灵活的进展容量扩展“虚拟化〞使可管理性极大的增强RAID在性能上的优势“磁盘分块〞技术带来性能的提高RAID在可靠性和可用性上的优势通过冗余技术和热备、热换提升了可靠性1.2RAID的优势RAID在容量和管理上的优势831.3RAID存取数据的根本方式并行存取方式适用于大型的、以长时间顺序访问数据为特征的应用独立存取方式适用于数据存取频繁，每笔存取数据量小的应用1.3RAID存取数据的根本方式并行存取方式841.4RAID的冗余方式镜像冗余镜像冗余使用了磁盘镜像技术磁盘镜像是一个简单的设备虚拟化技术，每个I/O操作都会在两个磁盘上执行，两个磁盘看起来就像一个磁盘一样镜像冗余可以提高磁盘的读性能校验冗余根据冗余算法计算阵列中成员磁盘上数据的校