磁盘阵列技术基础培训

磁盘阵列技术基础培训 1 磁盘阵列基础知识2 磁盘阵列基础技术3 磁盘阵列术语概念4 磁盘阵列系统架构5 磁盘阵列配置案例 磁盘阵列基础知识 什么是磁盘阵列 3块73G的物理磁盘 7块73G的物理磁盘 219GB逻辑盘组 3x73 511GB逻辑盘组 7x73 把磁盘的存储空间整合起来 形成大的连续的存储空间 磁盘阵列基础知识 1 存储基本架构有哪几种 各自的特点是什么 存储基本架构有DAS NAS SAN三种 DAS DirectAttachedStorage 即 直接连接存储 优点 操作维护简便 价格低廉 缺点 分散式数据存储模式 不能集中管理 LAN 直接附加内置存储 磁带库 JBOD JBOD SCSI FC SCSIFC RAID RAID 磁盘阵列基础知识 NAS NetworkAttachedStorage 即 网络连接存储 优点 结构简单 配置 使用和管理非常方便 可实现跨平台的数据共享 缺点 需要占用网络资源 应用局限性大 磁盘阵列基础知识 SAN StorageAreaNetwork 即 存储区域网 优点 强大的扩展性 多种存储设备的集中和新架构支撑下的集中数据应用方式 缺点 成本较高 管理和维护难度较大 磁盘阵列基础知识 2 常见的主机接口标准有哪些 SCSI SmallComputerSystemInterface 即 小型计算机系统接口 标准 iSCSI InternetSCSI 指通过TCP IP协议传输SCSI指令和数据包的一种标准 iSCSI技术可以用TCP IP网络组建SAN 即构筑在IP协议基础上的存储局域网 FC FIBRECHANNEL 用光纤通道进行网络数据传输的一种通用的接口标准 SAS SerialAttachedSCSI 即 串行连接SCSI 标准 是新一代的SCSI技术 是并行SCSI接口之后开发出的全新接口技术 磁盘阵列基础知识 各自的特点是什么 磁盘阵列基础知识 3 常见的磁盘种类有哪些 各自的特点是什么 SATA Serial ATA 磁盘 即采用串行ATA接口技术的磁盘 目前的版本是SATA2 0 传输速率300MB s SAS SerialAttachedSCSI 磁盘 即采用串行连接SCSI接口技术的磁盘 目前的版本是SAS1 0 传输速率300MB s 09年将推出SAS2 0 FC FIBRECHANNEL 磁盘 即采用光纤通道接口技术的磁盘 目前的版本是4Gb 特点 SATA磁盘 容量大 价格低 单端口设计可靠性差 并行处理能力差 故障率高SAS磁盘 SAS接口兼容SATA 双端口设计 具备并行处理能力 故障率低FC磁盘 技术成熟 稳定可靠 双端口设计 并行处理能力强 故障率低 磁盘阵列基础知识 4 IP SAN和FC SAN的优缺点比较 各自适用的应用环境是什么 IP SAN适用环境 异地间的数据交换及容灾 备份 非关键应用的集中存储 FC SAN适用环境 关键应用的集中存储 备份及容灾 磁盘阵列基础知识 5 硬盘的主要技术指标有哪些 单碟容量 GB 平均寻道时间 ms 主轴转速 RMP 最大内部数据传输率 Mb s 高速缓存 MB 平均无故障时间 MTBF h 磁盘阵列基础知识 容量 指硬盘能存储的数据量大小 以字节为基本单位单碟容量 硬盘都是由一个或几个盘片组成的 单碟容量就是指包括正反两面在内的单个盘片的总容量转速 即主轴马达转动速度 单位为RPM RoundPerMinute 即每分钟盘片转动圈数缓存 是硬盘控制器上的一块内存芯片 具有极快的存取速度 它是硬盘内部盘片和外部接口之间的缓冲器 磁盘阵列基础知识 平均访问时间 硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间平均寻道时间 磁头寻找目标数据所在磁道所需的平均时间平均潜伏时间 当磁头移动到数据所在的磁道后 等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间数据传输率 内部数据传输率 数据从盘片表面传输到硬盘的缓存的速率外部数据传输率 数据从硬盘的缓存读出到外部总线的速率MTBF MeanTimeBetweenFailure 平均无故障时间 磁盘阵列基础知识 6 FC磁盘 SAS磁盘 企业级SATA磁盘的性能对比 转速 平均无故障时间 平均寻道时间 持续读写速率 应用特点 7 IOPS是什么 IOPS指标对哪些存储应用有关键影响 IOPS是存储设备每秒I O的处理数量 通常有硬盘IOPS和CacheIOPS之分 真正有价值的是硬盘IOPS IOPS指标对小数据 密集I O应用有参考价值 如交易处理系统 Web应用 MAIL 磁盘阵列基础知识 磁盘阵列基础知识 9 桌面级SATA硬盘与企业级硬盘的差异无故障时间 企业级硬盘是桌面级硬盘的2 3倍 可靠性 企业级硬盘带ECC校验 桌面级硬盘不带 工作环境 企业级硬盘7X24 桌面级硬盘5X8 磁盘阵列基础知识 10 什么是RAID RAID技术有哪些常用的级别 RAID RedundantArrayofIndependentDisks 即 独立冗余磁盘阵列 技术 RAID技术将磁盘阵列中的多个磁盘组合为单一的虚拟磁盘 通过数据条带化 数据校验等方式提供数据存储的高性能和高可靠性 常见的RAID级别RAID0 StripedDiskArraywithoutFaultTolerance 无差错控制的分块磁盘组 RAID1 Mirroring 镜象结构 RAID0 1 MirroringandStriping RAID3 Stripingwithdedicatedparity 带奇偶校验的并行传送 RAID5 Stripingwithdistributedparity 分布式奇偶校验的独立磁盘结构 RAID6 带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构 1 磁盘阵列基础知识2 磁盘阵列基础技术3 磁盘阵列术语概念4 磁盘阵列系统架构5 磁盘阵列配置案例 磁盘阵列基础技术 数据跨盘 Spanning 技术RAID组技术 RAID0 1 3 5 6 10 30 50等可靠性和可用性技术虚拟磁盘 VirtualDisk 技术热备盘技术写cache技术 磁盘阵列基础技术 数据跨盘技术定义 通常在磁盘中写入 读取连续数据都是在一个磁盘的不同扇区中连续写入或读取 这在数据写入和读取时就比较容易定位 在磁盘阵列中 为了提高磁盘的读写性能 通常把连续数据分成不同的段 交叉在不同磁盘中读写 这就是数据跨盘读写技术 磁盘阵列基础技术 RAID技术 什么是RAID RAID RedundantArrayofIndependentDisks 即 独立冗余磁盘阵列 技术 RAID技术将磁盘阵列中的多个磁盘组合为单一的虚拟磁盘 通过数据条带化 数据校验等方式提供数据存储的高性能和高可靠性 RAID技术有哪些常用的级别 RAID0 StripedDiskArraywithoutFaultTolerance 无差错控制的分块磁盘组 RAID1 Mirroring 镜象结构 RAID0 1 MirroringandStriping RAID3 Stripingwithdedicatedparity 带奇偶校验的并行传送 RAID5 Stripingwithdistributedparity 分布式奇偶校验的独立磁盘结构 RAID6 带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构 磁盘阵列基础技术 硬盘条带 DiskStriping RAID0 硬盘条带的方法把数据同时写到多个硬盘 而不是只写到一个硬盘上 磁盘阵列基础技术 硬盘镜像 RAID1 硬盘镜像 RAID1 是容错磁盘阵列技术最传统的一种形式 它最重要的优点是百分之百的数据冗余 磁盘阵列基础技术 条带加专用奇偶校验 RAID3 使用一个专用的磁盘存放所有的校验数据 其它磁盘条带的数据读写操作 达到数据的冗余和提供高容错性能 磁盘阵列基础技术 分布奇偶校验 RAID5 RAID5把奇偶位信息分散分布在硬盘子系统的所有硬盘上 而不是使用专用的校验盘 磁盘阵列基础技术 Raid6 N 2 允许同时坏两块硬盘而不丢失数据 两种算法两次校验 RAID6技术通过提供二份校验数据来弥补SATA硬盘的可靠性较低的弱点 使SATA盘阵的数据可靠性达到SAS盘阵甚至FC盘阵的级别 磁盘阵列基础技术 条带加镜像 RAID10 数据从控制器分出两路 首先把数据做条带化 随后分出来的每一路数据再分两路 做Mirroring操作 即互做镜像 磁盘阵列基础技术 常用RAID级别的比较 专用奇偶位条带 磁盘阵列基础技术 可靠性 可靠性 指的是硬盘在给定条件下发生故障的概率 磁盘阵列可以改善硬盘系统的可靠性 因为某一硬盘中的数据可以从其它硬盘的数据中重新产生出来 例如RAID1 3 5 10等 所以很少会有机会使整个硬盘系统失效 硬盘子系统的可靠性因而大大改善了 可用性 指的是硬盘在某种用途中可能用的时间 磁盘阵列基础技术 可用性 冗余磁盘阵列允许单个硬盘出错 而继续正常工作 RAID组技术保证硬盘故障后的系统恢复时间也大大缩短 电源冗余控制器冗余链路冗余 磁盘阵列基础技术 多路径端口链路Failover 2 主机I O转移到C1P1端口 1 控制器1发现线缆发生故障 3 主机选取新的通路LUN 磁盘阵列基础技术 虚拟磁盘 VirtualDisk 技术 卷的三个层次 物理磁盘 虚拟磁盘和逻辑卷 要建立卷 首先要根据不同的RAID策略 采用一块或者多块物理磁盘组成虚拟磁盘 然后在虚拟磁盘之上划出需要的空间建立卷 物理磁盘是单个的物理磁盘设备 用来进行数据的读写 虚拟磁盘包含多个物理磁盘 并被作为一个实体来进行数据的读写 磁盘阵列基础技术 热备盘技术 如果其中的一个磁盘失效了 那么系统立刻自动采用未使用的磁盘顶替失效磁盘 进行镜像数据重构 这种机制称之为磁盘热备技术 磁盘阵列基础技术 写cache技术 一 写操作处理模式有两种 WriteBack模式和WriteThrough模式 WriteBack模式 1 第一步 数据写入到控制器CACHE 2 第二步 数据成功写入内部Cache之后就向主机返回数据已经写入到磁盘中 写操作完成 磁盘 3 第三步 数据从CACHE中刷新到磁盘中 停电 写入时硬盘故障等将导致数据不完整性能较大提升数据写入速度 磁盘阵列基础技术 写cache技术 二 WriteThrough模式 1 第一步 数据写入到控制器CACHE 3 第三步 数据成功写入到磁盘之后 向主机返回写操作完成信息 写操作完成 磁盘 2 第二步 数据从CACHE中刷新到磁盘中 数据不易丢失数据写入速度相比Write Back较慢 1 磁盘阵列基础知识2 磁盘阵列基础技术3 磁盘阵列术语概念4 磁盘阵列系统架构5 磁盘阵列配置案例 磁盘阵列术语概念 JBOD逻辑盘双控 Duplexing 主机适配器 HostAdapter LogicalUnitNumber LUN WorldWideName WWN 磁盘阵列术语概念 JBOD 在磁盘柜里包含了若干块磁盘无法提供磁盘故障冗余由独立的磁盘组成 不能有效提升磁盘的存取速度 JBOD JustBundleOfDisks 简单磁盘捆绑 通常又称为Span JBOD不是标准的RAID级别 Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起 从而提供一个大的逻辑磁盘 磁盘阵列术语概念 逻辑盘 一 什么是系统逻辑盘 7块73G的物理磁盘 511GB逻辑盘组 7x73 逻辑盘 0 200GB 逻辑盘 1 200GB 空闲的盘 111GB 通过RAID控制器 把磁盘阵列的存储容量分配给各主机操作系统 得到的磁盘驱动器 磁盘阵列术语概念 逻辑盘 二 多种逻辑盘并存一个盘组 逻辑盘0 20GBRAIDLevel0逻辑盘1 50GBRAIDLevel5逻辑盘2 30GBRAIDLevel0 3块物理磁盘 100G 组成一个盘组 3个逻辑盘 每个逻辑盘都有唯一的RAID等级在一个盘组里 有分别不等RAID等级的逻辑盘 磁盘阵列术语概念 双控 Duplexing 这里指的是用二个控制器来控制一台磁盘阵列 其中一个控制器发生故障 另一个控制器马上接管 并可实现同时工作 在图中 黑色硬盘代表分配给A控制器 由A控制器负责管理 磁盘阵列术语概念 主机适配器 HostAdapter 安装在服务器或工作站PCI插槽上 与磁盘阵列连接 进行数据信号通信 iSCSIHBACard iSCSI磁盘阵列 SCSIHBACard SCSI磁盘阵列 FCHBACard FC磁盘阵列 千兆网线 SCSI线缆 光纤线缆 磁盘阵列术语概念 LogicalUnitNumber LUN SCSI通过LUNs来进行设备的寻址 HostAdapter ID7 Controller ID1 DiskDrive LUN0 DiskDrive LUN1 Controller ID2 DiskDrive LUN0 DiskDrive LUN1 磁盘阵列术语概念 WorldWideName WWN 每一个设备的唯一标示就是WorldWideName 就像一个人的身份证 终身使用并不会修改 光纤存储系统上的逻辑卷通过主机上的HBA卡 光纤通道卡 WWN号和主机建立连接 10 00 00 60 69 00 60 02 生产厂商选择的16进制字符 Brocade选择1 FC标准预留 IEEE定义 生产厂商定义 使用的设备 交换机 磁 磁带机 库 HBA卡 NodeWWN 20 00 00 60 69 00 60 02 PortWWN 生产厂商选择的16进制字符 设备有一个或多个端口 交换机 磁带机 库 HBA卡 1 磁盘阵列基础知识2 磁盘阵列基础技术3 磁盘阵列术语概念4 磁盘阵列系统架构5 磁盘阵列配置案例 磁盘阵列系统架构 一 常见的磁盘阵列组成部分 控制器 磁盘扩展柜 主存储 控制器模块 控制器和磁盘柜分离 控制器和磁盘柜一体 磁盘阵列系统架构 二 磁盘阵列组成部分 控制器和磁盘柜分离 控制模组 控制器 磁盘阵列系统架构 三 磁盘阵列组成部分 控制器和磁盘柜一体控制器模块 磁盘柜 扩展柜 磁盘阵列系统架构 四 磁盘阵列扩展连接架构图 蓝线代表连接示意橙线代表光纤线缆扩展连接的时候 通过橙色的光纤线缆 控制器一采用从上往下的连接方式 控制器二采用从下往上的方式进行级联 从而避免了单台JBOD发生故障 导致整套系统发生故障 控制器一控制器二 磁盘阵列系统架构 五 磁盘阵列系统连接 直接连接 Windows ServerHBACard Linux ServerHBACard 磁盘阵列系统连接 网络连接 Windows ServerHBACard Linux ServerHBACard 磁盘阵列系统架构 六 2台服务器 使用HBA卡 通过交换机 和磁盘阵列建立连接 磁盘阵列系统连接 Failover Windows ServerHBACard1 Linux ServerHBACard1 磁盘阵列系统架构 七 HBACard2 HBACard2 2台服务器 分别装2块HBA卡 通过交换机 和磁盘阵列建立连接 当其中一条链路发生故障 通过故障切换软件 把数据切换到另一条链路上 1 磁盘阵列基础知识2 磁盘阵列基础技术3 磁盘阵列术语概念4 磁盘阵列系统架构5 磁盘阵列配置案例 IBMDS4700配置 使用网线连接PC机和DS4700的控制器 就可以通过StorageManager对DS4700进行操作 FAStTStorageManager管理软件介绍 基于Java的GUI界面在线实时的管理 配置和维护故障恢复助手分析并帮助解决问题性能监视 SNMP配置事件监视和通知关键事件日志创建硬盘阵列 逻辑盘动态逻辑盘容量扩展动态RAID级别调整管理分配不同的逻辑盘到不同的主机HBA卡自检测工具 RecoveryGuru ControllerDiagnostics ReadLinkStatus支持从BOOTP DHCP服务器获得IP管理地址FlashCopy RemoteMirror等高级特性 StorageManager是DS4700磁盘阵列的管理工具 需要安装在pc客户端上 对磁阵进行配置 工具主要包含下面功能 DS4700控制器IP DS4700控制器默认出厂IP如下 当IP丢失时可以通过串口进行IP地址设置 DS4700随机带一根RS 232电缆和一端是TJ 6接口 另一端是9针串口的转接头将TJ 6插入ControllerA的串口 另一端接到一台带有串口的终端机器串口上 创建LUN 在PC机上选择 开始 所有程序 StorageManager9Client StorageManager9Client 选择 Manual 单击 OK 创建LUN 系统弹出 AddStorageSubsystem 对话框在 FistController 文本框中输入ControllerA的IP地址192 168 128 101 在 SecondController 中输入ControllerB的IP地址192 168 128 102单击 Add 创建LUN StorageManager开始连接磁盘阵列 创建LUN 连接成功后 系统弹出 StorageSubsystemAdded 询问用户是否需要连接另一个磁盘阵列 单击 No 创建LUN 出现如图所示的窗口 可以看到刚连接成功的磁盘阵列 在上单击鼠标右键 在弹出的菜单中选择 ManageStorageSubsystem 创建LUN 系统显示磁盘个数和磁盘状态 从下图中可以看出 该磁盘阵列有16块磁盘 创建LUN 单击鼠标右键 选择 CreateLogicalDrive 创建LUN 系统出现如图所示的窗口 表明该磁盘阵列有1 085 857GB的容量可供划分 创建LUN 单击 Next 系统显示如下页面 在 RAIDlevel 中选择 RAID1 在 DriveSelectionchoices 中选择 Manual selectdrivestoobtainarraycapacity 创建LUN 单击 Next 如下图1 在左边 Unselecteddrives 列表框中先选中一块磁盘1 2 按住 Ctrl 键 选择另外一块磁盘2 3 单击 Add 把选中的磁盘添加到右边 Selecteddrives mirroredpair 列表框中 4 重复上面的3个步骤把其他的4块磁盘增加到右边 Selecteddrives mirroredpair 列表框中 创建LUN 单击 CalculateCapacity 对硬盘容量计算 系统显示RAID组信息 创建LUN 单击 Next 系统显示 LogicalDriveparameters 页面 如图下图所示 1 输入新创建的LUN大小2 新创建的LUN名称 创建LUN 单击 Next 自定义LUN的特性 如图所示 1 在 LogicalDriveI Ocharacteristicstype 中定义LUN的特性 如果该LUN主要给文件系统使用 则选择 Filesystem typical 单选按钮 如果该LUN主要给数据库使用 则选择 Database 单选按钮 2 在 Preferredcontrollerownership 中选择相应的单选按钮 确定LUN所属的控制器 创建LUN 单击 Next 系统显示 LogicalDrive to LUNMapping 页面 如图所示 选择 Defaultmapping 单选按钮 在 Hosttype operatingsystem 中的下拉框中选择新建磁盘归属主机的操作系统 例如 AIX 创建LUN 单击 Finish 系统显示创建成功信息 如图所示 至此 已创建一个RAID组 Array1 和一个LUN 1A 如果需要创建一个RAID组 Array2 则单击 Yes 如果不需要再创建RAID组 则单击 N