存储基础知识介绍

2020/5/27,1,存储基础知识介绍2020/5/27,2020/5/27,2,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,3,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,4,存储系统的基本概念,什么是存储？存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。,存储的实体必须能安全地保存在介质上。必须能提供对该存储实体的有效访问。3.存储的集中管理。,2020/5/27,5,存储介质,磁带存储磁盘存储光盘存储其他存储,存储介质,2020/5/27,6,存储容量存储速度单位价格,磁盘存储较大最快较贵光盘存储较小较慢便宜磁带存储大最慢便宜,存储介质对比,存储介质（续）,2020/5/27,7,传输通道,存储传输的硬件通道,SCSI：SCSI-1、SCSI-2、FastSCSI、WideSCSI、UltraSCSI、WideUltraSCSI、Ultra2SCSI、WideUltra2SCSI、Ultra160SCSI、Ultra320SCSI光纤通道：多模光纤(62.5、50)、单模光纤(9)3.以太网：细缆、粗缆、双绞线,2020/5/27,8,SCSI,SCSI的连接,WideUltraSCSI40MB/sUltra320SCSI320MB/s,SCSI接口，一般有(narrow)50PIN和(wide)68PIN两种,2020/5/27,9,1Gb/s光纤使用SC接口,2Gb/s使用LC接口(SFP),光纤,特点：损耗小，不受干扰，传输距离远,2020/5/27,10,铜口GBIC光口SFP光口GBIC,GBIC：GigaBitInterfaceConnector千兆接口转换模块，主要功能是提供相应介质接口(铜或光)2Gbps设备使用的GBIC叫做SmallFormFactorPlug(SFP，小型封装可插拔器件)短波LED光GBIC或SFP最大500米长波激光GBIC或SFP最大10公里增强长波激光GBIC最大80公里,GBIC/SFP模块,2020/5/27,11,双绞线,三类线10M五类线100M超五类线100M、1000M六类线100M、1000M,特点：造价低廉易受干扰,接口：RJ45,IP通道,2020/5/27,12,存储管理,操作系统文件系统存储管理,2020/5/27,13,数据存储RAID保护机制,RAID为了解决应用系统对磁盘高速存取的要求，美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授提出了廉价冗余磁盘阵列(RedundantArrayofInexpensiveDisks，简称RAID)这个概念。,RAID的分类RAID0RAID1RAID3、4RAID5RAID10,RAID50RAIDDP(6),2020/5/27,14,系统和数据保护技术,多种技术面向不同需求：系统保护冗余部件Cluster系统灾难恢复数据保护RAIDMultipathingPoint-in-Time数据拷贝（磁盘备份）磁带备份(LAN,LANFree,ServerFree),Cluster,磁盘管理,备份,容灾,2020/5/27,15,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,16,DAS(DirectAttachedStorage)-直连存储SAN(StorageAreaNetwork)-存储区域网NAS(NetworkAttachedStorage)-网络附加存储NAS实际上就是一个专门优化了的文件服务器，可分为：NAS整体系统：带有磁盘空间的NAS系统；NASGateway(网关)：不带磁盘空间的NAS系统，但可以外接一个存储（DAS或者SAN）获得磁盘空间；NASBlade：不带磁盘空间的NAS系统，且表现的形式为一个或一对卡、控制器模式，而必须插入存储系统，而获得电源和存储空间。,存储与主机连接方式,2020/5/27,17,存储与主机连接方式,WindowsServes,TCP/IP网络,TCP/IP连接,FC连接,光纤交换机,SAN,2020/5/27,18,Direct-AttachedStorage,2020/5/27,19,NetworkAttachedStorage(NAS),2020/5/27,20,StorageAreaNetwork(SAN),2020/5/27,21,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,22,DAS(直连存储),HBA卡(SCSI，FC)RAID阵列(JBOD)线缆(SCSI，OpticFibre),组件,磁带,磁盘,Host,SCSI,FC,2020/5/27,23,JBOD,JustBoxofDisks简单硬盘集群在一个机架上将几个硬盘驱动器堆叠一起，作为单个附加设备添加到服务器或大型主机上即构成JBOD。JBOD上实现的RAID，均依靠服务器上的HBA（hostbusadapter）主要代表有：IBM7133，HPStorageEnclosure，SunA5000等,2020/5/27,24,应用场合,用户应用较单一。单纯为扩展服务器的存储容量。扩展性要求不高。投入较少,缺点：扩展性差。利用率低。无法多主机共享。,2020/5/27,25,主要厂商,大多低端Server厂商。HPIBMDELL。Lenovo，宝德，浪潮。,2020/5/27,26,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,27,什么是NAS?任何网上专用文件服务器,NT应用服务器,UNIX应用服务器,Win2000/WinNT/WIN98,UNIX工作站和X终端,Web应用服务器,多协议文件服务器(NFS/CIFS),使用简单,便于管理,易于共享,价格适中,标准化(兼容性好),2020/5/27,28,NAS的应用广泛,需要提供多样的网络文件服务的企业大中型企业办公自动化，邮件系统制造业等有大量CAD/CAM文件存储拥有多个远程办公室的企业存储大量业务位于互联网的企业电信行业（邮件,ICP,ISP,IDC服务等等）多媒体、流媒体等应用教育行业电教、多媒体教育、电子图书馆解决方案医疗PACS、HIS等解决方案软件开发企业(代码管理、版本管理等等）数据大量分布以及注重数据存储与可用性实验室软硬件研发、测试环境数据库应用环境.,特性：使用维护简单多平台共享缺点：安全性差。性能。占用IP链路。,2020/5/27,29,主要厂商,NetApp,EMC,HDS,HP,IBM,SUN,Dell,MS,Intel网虎，Lenovo，宝德，浪潮，华仪未来威达电,豪威，Maxxan,Infortrend,2020/5/27,30,议程,存储系统基本概念存储与主机的连接方式DAS存储结构NAS存储结构SAN存储结构相关技术对比,2020/5/27,31,光纤通道的拓扑结构,FibreChannel有三种拓扑结构：点对点(Point-to-Point)：两个设备之间互连仲裁环(ArbitratedLoop)：最多支持126个设备互连，形成一个仲裁环交换式Fabric(SwitchFabric)：最多1千6百万个设备互连,点对点,交换式Fabric,ArbitratedLoop(仲裁环),2020/5/27,32,线缆Cable,光纤HubFabricSwitch,转接口GBIC/SFP,存储子系统SubSysterm,SAN网络结构,主机总线适配卡HBA,2020/5/27,33,SAN典型的网络拓扑结构,客户机,LAN(局域网),广域网,存储区域网（第二网）,Fabric=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,2020/5/27,34,SAN体系结构的优势,投资保护目标异构主机平台采用独立厂家产品：光纤交换机、存储系统归并目标设备资源整合和管理整合降低总拥有成本（TCO）服务能力目标和系统性能目标稳定可靠、灵活扩展统一备份和管理资源共享目标存储设备、高端磁带机,2020/5/27,35,提供服务器内部IO总线(PCI/SBUS)与光纤网络的接口；HBA自身的RISC可以分担主机服务器CPU的IO管理工作；HBA有足够的缓存来存储IO的Context(最大2047个)，以此来提高交叉存取的性能。否则经常要向服务器请求中断，这样就会影响系统性能，浪费许多CPU周期；其链路汇聚功能还可以通过并发处理节省IO的中断次数；HBA软件驱动为操作系统提供所须存储信息，对I/O进行操作，同时对正常请求进行控制,HBA,2020/5/27,36,铜口GBIC光口SFP光口GBIC,GBIC：GigaBitInterfaceConnector千兆接口转换模块,主要功能是提供相应介质接口(铜或光)2Gbps设备使用的GBIC叫做SmallFormFactorPlug(SFP，小型封装可插拔器件)短波LED光GBIC或SFP最大500米长波激光GBIC或SFP最大10公里增强长波激光GBIC最大80公里,GBIC/SFP,2020/5/27,37,主要厂商,Qlogic：Qla2200A/Qla2200F/Qla2200F/Qla2200GQla2310F/Qla2340L/Qla2342LWinNT/XP/NetWare/Linux/SolarisSANSurfer,Emulex:LP850/LP9002L/LP9802LWinNT/XP/NetWare/Linux/Solaris/HPUX/AIXHBAnywhere,LSILogic:FC40909G/FC40919O/FC44929LOWinNT/XP/NetWare/Linux/Solaris/SCOMPTDriver,Emulex:,2020/5/27,38,SAN交换机,8/16/24端口Sphereon4500,32140端口Intrepid6140,32256端口Intrepidi10K,骨干级导向器,企业级导向器,部门级交换机,SAN交换机,8/12/16端口Sphereon440016/24/32端口Sphereon4700,2020/5/27,39,FabricZone,简化异构Fabric分区增强硬件确保安全的访问控制,基于帧过滤ASIC单一的LUN分区异构存储系统配置保护数据以防FC拥塞在硬件上增强基于WWN的分区：简单并且安全,SAN,Zone,LUNZones,交换机分区,2020/5/27,40,主要厂商,McDATA：Intrepid和Sphereon系列,Qlogic：SANbox系列,Cisco：MDS系列,Brocade：Silkworm系列,2020/5/27,41,RAID-独立冗余磁盘阵列系统JBOD-只是一组盘(磁盘组)磁带库-主要用于数据备份和恢复,存储子系统,2020/5/27,42,主要厂商,NetApp,EMC,HDS,HP,IBM,SUN,Dell,SGILenovo(HDS,Engenio),浪潮(EMC)Maxxan,Infortrend,2020/5/27,43,WhatIsiSCSI?,iSCSIcombinestwoprovenprotocols(SCSIandTCP/IP)todeliverblockI/OoverIPnetworksiSCSIisalowcostalternativetoFibreChannelSAN;customersrealizethebenefitsofSANwithoutinvestmentinFCinfrastructureiSCSIisidealf