《存儲基礎知識培訓》

1、 龐榮進| MSCC存儲培訓存儲培訓2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.2概述2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.3存儲基礎概述認識存儲及相關設備認識存儲及相關設備智能存儲概念解析智能存儲概念解析FC (Fibre Channel) &ISCSI& FCoE協(xié)議介紹協(xié)議介紹 2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.4第一部分2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.5

2、認識存儲及相關設備2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.6認識存儲及相關設備磁帶庫功能：主要應用在SAN網(wǎng)絡中組成數(shù)據(jù)備份存儲系統(tǒng)組成：磁帶庫由一個或多個驅動器、多個槽、磁帶、機械手臂組成2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.7認識存儲及相關設備FC 交換機光纖交換機是采用光纖線纜作為傳輸介質的高速網(wǎng)絡傳輸設備，是構建存儲網(wǎng)絡的必要設備。HBA卡是插在主機端用于服務器連接存儲網(wǎng)絡光纖連接卡HBA卡=光纖通道適配器=光纖通道主機總線適配器2012 LENOVO CONFIDENTIAL.

3、ALL RIGHTS RESERVED.8智能存儲系統(tǒng)概念解析1 智能存儲系統(tǒng)是配置了多塊硬盤和大量內存，并提供多條I/O通路，擁有智能操作系統(tǒng)的存儲陣列。它采用復雜的算法來實現(xiàn)最優(yōu)化的存儲資源處理，以滿足高性能需求的應用程序智能存儲 存儲機頭2.一般來說，前端、緩存、后端和物理磁盤四部分構成一個智能存儲系統(tǒng)。智能存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是為從主機發(fā)起的I/O請求到達前端端口開始，然后經(jīng)過緩存。如果被請求的數(shù)據(jù)保存在緩存中，那么讀請求直接在緩存中完成。如果數(shù)據(jù)不在緩存中，則經(jīng)過后端端口到物理磁盤上讀取數(shù)據(jù)。主機被寫入數(shù)據(jù)經(jīng)過前端端口，先寫入緩存，然后經(jīng)后端端口保存到物理磁盤。2012 LENOVO

4、CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.9FC&ISCSI&FCoE （FibreChannel over Ethernet） 1. 在FC網(wǎng)絡中，制定了三種標準的拓撲結構：點到點（Point-to-Point）、裁定環(huán) 路（ArbitratedLoop）和FCswitch（Fabric）2. 隨著以太網(wǎng)的快速發(fā)展（千兆網(wǎng)和萬兆網(wǎng)的出現(xiàn)和普及）以及存儲網(wǎng)絡、傳輸網(wǎng)絡的不斷融合，現(xiàn)在又出現(xiàn)了以太網(wǎng)光纖通道FCoE（FibreChannel over Ethernet）。即將封裝FC協(xié)議在增強的以太網(wǎng)上傳輸?shù)膮f(xié)議標準2012 LENOVO CONFIDE

5、NTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.10What is iSCSI？ 網(wǎng)絡化存儲的一種新標準2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.11第二部分2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.12存儲基礎知識講解RAID技術介紹NAS、SAN和DAS詳解2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.13RAID技術RAID概述獨立磁盤冗余陣列，是一種將多塊獨立的硬盤（物理硬盤）按不同的組合方式形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單塊硬

6、盤更大的存儲容量、更高的可靠性和 更快的讀寫性能等RAID級別按照磁盤陣列的不同組合方式，可以將RAID分為不同級別，包括RAID0到RAID6等7個基本級別，以及 RAID0+1和RAID10等擴展級別。 而不同RAID級別代表著不同的存儲性能、數(shù)據(jù)安全性和存儲成本等2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.14RAID 0 RAID 0： 簡單地說，RAID0主要通過將多塊硬盤串聯(lián)起來，從而形成一個更大容量的邏輯硬盤。RAID0通過條帶化（striping）將數(shù)據(jù)分成不同的 數(shù)據(jù)塊，并依次將這些數(shù)據(jù)塊寫到不同的硬盤上。因為數(shù)據(jù)分布在不同的硬

7、盤上，所以數(shù)據(jù)吞吐量得到大大提升。但是，很容易看出RAID0沒有任何數(shù)據(jù)冗余， 因此其可靠性不高。2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.15RAID 1 RAID 1：RAID1通過鏡像 將每一份數(shù)據(jù)都同時寫到兩塊磁盤上去，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的完全備份。因此，RAID1 支持熱替換，在不斷電的情況下對故障磁盤進行更換。一般情況下，RAID1 控制器在讀取數(shù)據(jù)時支持負載平衡，允許數(shù)據(jù)從不同磁盤上同時讀取，從而提高數(shù)據(jù)的讀取速度；但是，RAID1在寫數(shù)據(jù)的性能沒有改善2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESE

8、RVED.16RAID 5RAID 5 是一種存儲性能、數(shù)據(jù)安全和存儲成本兼顧的存儲解決方案。 RAID 5可以理解為是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由于多個數(shù)據(jù)對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.17RAID 6RAI

9、D 6：在RAID 5的基礎上，RAID 6又另外增加了一組奇偶校驗碼，從而獲得更高的容錯性，最多允許同時有兩塊硬盤出現(xiàn)故障。但是，新增加的奇偶校驗計算同時也帶來了寫操作性能上的損耗。 2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.18RAID 10RAID 0+1: 為了獲取更好的I/O吞吐率或者可靠性，將不同的RAID標準級別混合產(chǎn)生的組合方式叫做嵌套式RAID，或者混合RAID。RAID0+1是先將硬盤分 為若干組，每組以RAID0的方式組成條帶化的硬盤陣列，然后將這些組RAID0的硬盤陣列以RAID1的方式組成一個大的硬盤陣列2012 LE

10、NOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.19RAID 10RAID 10: 類似于RAID 0+1， RAID 10則是先鏡像（RAID 1）、后條帶化（RAID0）。RAID0+1和RAID10性能上并無太大區(qū)別，但是RAID10在可靠性上要好于RAID0+1。這是因為在 RAID10中，任何一塊硬盤出現(xiàn)故障不會影響到整個磁盤陣列，即整個系統(tǒng)仍將以RAID10的方式運行；而RAID0+1中，一個硬盤出現(xiàn)故障則會導致 其所在的RAID0子陣列全部無法正常工作，從而影響到整個RAID0+1磁盤陣列 在只有兩組RAID0子陣列的情況下，整個系統(tǒng)將完全降級為RA

11、ID0級別2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.20Hot spare 盤2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.21NAS、SAN和DAS2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.22直連存儲（DAS）2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.23直連存儲（DAS）2)服務器在地理分布上很分散，通過SAN或NAS在它們之間進行互連非常困難時(商店或銀行的分支便是一個典型的例子);DAS直連

12、存儲應用場景1) 適宜小型機構，對存儲系統(tǒng)要求較低，無需復雜存儲網(wǎng)絡中小企業(yè)3)許多數(shù)據(jù)庫應用和應用服務器在內的應用，需要直接連接到存儲器上，一些郵件服務也包括在內2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.24直連存儲（DAS）DAS 存儲架構問題與不足1. 占用服務硬件資源直連式存儲依賴服務器主機操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲維護管理。數(shù)據(jù)備份和恢復要求占用服務器主機資源（包括CPU、系統(tǒng)IO等），對服務器硬件的依賴性。2.可擴展性極差無論直連式存儲還是服務器主機的擴展，從一臺服務器擴展為多臺服務器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容

13、量的擴展，都會造成業(yè)務系統(tǒng)的停機。存儲擴展只能由原廠商提供，往往受設備廠商限制3. 管理困難由于直連存儲與主機連接分散，無法通過存儲管理軟件集中管理，給存儲運維管理增加維護難度2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.25NAS 網(wǎng)絡附加存儲NAS 網(wǎng)絡附加存儲存儲設備通過標準的網(wǎng)絡拓撲結構(例如以太網(wǎng))，連接到一群計算機上。 NAS被定義為一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲服務器，包括存儲器件（一個或多個硬盤驅動器的網(wǎng)絡設備，這些硬盤驅動器通常安排為邏輯的、冗余的存儲容器或者RAID陣列）和內嵌系統(tǒng)軟件，可提供跨平臺文件共享功能。2012 LENOVO

14、CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.26NAS 網(wǎng)絡附加存儲NAS 網(wǎng)絡附加存儲 NAS本身能夠支持多種協(xié)議（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能夠支持各種操作系統(tǒng)。NAS是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在工作組內，也可放在混合環(huán)境中，如混合了Unix/Windows局域網(wǎng)的環(huán)境中，而無需對網(wǎng)絡環(huán)境進行任何的修改。NAS產(chǎn)品直接通過網(wǎng)絡接口連接到網(wǎng)絡上，只需簡單地配置一下IP地址，就可以被網(wǎng)絡上的用戶所共享注：NFS協(xié)議用于linux、Unix與NAS間文件共享CIFS協(xié)議用于windows與NAS間文件共享2012 LENOVO CO

15、NFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.27NAS 網(wǎng)絡附加存儲NAS存儲應用場景存儲應用場景1) 不同平臺間的數(shù)據(jù)共享。為服務器數(shù)據(jù)備份提供隨時可訪問的存儲空間2) 可用于文檔存儲、web服務器，電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)緩存3) 在企業(yè)、視頻、醫(yī)療、教育、備份、政府應用，性價比最高2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.28NAS 網(wǎng)絡附加存儲NAS網(wǎng)絡附加存儲特點網(wǎng)絡附加存儲特點開放的標準網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡接入存儲(NAS)的模式以網(wǎng)絡為中心。該方案利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡資源來接入專用的網(wǎng)絡存儲設備，而不是另外再部署昂貴的光纖交換

16、機網(wǎng)絡來連接傳統(tǒng)的存儲設備，這樣保護了用戶對以太網(wǎng)的投資 獨立的操作系統(tǒng)通過自身操作系統(tǒng)管理并提供存儲服務，不會占用服務器資源 EMC NAS 存儲使用自主研發(fā)的DART操作系統(tǒng)（linux內核） 安裝及管理簡便NAS產(chǎn)品是真正即插即用的產(chǎn)品，物理位置靈活NAS無需服務器直接上網(wǎng)，而是采用面向用戶設計的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作 系統(tǒng)，內置了 與網(wǎng)絡連接所需的協(xié)議，整個系統(tǒng)的管理和設置較為簡單NAS存儲的不足之處使用以太網(wǎng)，網(wǎng)絡帶寬是傳輸瓶頸。2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.29SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)絡存儲區(qū)域網(wǎng)絡S

17、AN(Storage Area Network的簡稱)直譯過來就是存儲區(qū)域網(wǎng)絡，它采用光纖通道(Fibre Channel)技術，通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.30SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)絡應用場景存儲區(qū)域網(wǎng)絡應用場景1）SAN為高可用群集環(huán)境提供高性能的存儲網(wǎng)絡2) SAN的用戶群 集中在電信、金融、證券和大中型企業(yè)的IT基礎架構中3) 高性能存儲設備基本都是通過SAN來構建2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.31SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN存儲區(qū)域網(wǎng)優(yōu)勢存儲區(qū)域網(wǎng)優(yōu)勢SAN靈活的擴展性隨著存儲容量的爆炸性增長，SAN允許企業(yè)獨立地增加它們的存儲容量。在SAN環(huán)境下服務器，光纖交換機SAN采用光纖通道的性能不會受到以太網(wǎng)流量或本地磁盤訪問量的制約。數(shù)據(jù)通過SAN從自己