第16章高可用性与网络存储技术

1、绪论绪论计算机网络工程计算机网络工程王晓燕绪论绪论第第16章高可用性与网络存储技术章高可用性与网络存储技术16.1网络可用性概述1可用性描述目标：任何时候用户需要数据和服务时，计算机网络总能满足用户需求，即网络随时可用。衡量标准（1）MTTR（Mean Time to Repair）:平均修复时间（2）MTBF(Mean Time Between Failure):平均故障间隔时间绪论绪论网络的可用性可以用MTTR和MTBF的百分比来表示， 可用性=MTBF/(MTBF+MTTR)100%或者可用性=运行时间/(运行时间+宕机时间) )100%绪论绪论2可用性计算（1）连接两个节点网络的可用性

2、计算网络的可用性=99.9%99.99%99.95%98%99.95%99.99%99.9%=93.8%绪论绪论2 冗余网络的可用性计算链路ABC的可用性=99%97%98%=9401%（B+D）联合可用性=1-（1-B的可用性）（1-D的可用性） =1-（1-0.97）（1-0.95）=99.85%ABCD的整体可用性=99%99.85%98%=96.9%绪论绪论结论：冗余可以提高网络的可用性。绪论绪论16.1.2网络高可用技术网络高可用技术主要是通过冗余和备份实现的（1）传输介质的高可用性（2）电源系统的高可用性（3）网络设备的高可用性（4）存储设备的高可用性（5）计算机系统的高可用性绪论

3、绪论16.2电源系统的高可用性电源系统的高可用性1 浪涌保护器2UPS3发电机绪论绪论16.3网络设备的高可用性网络设备的高可用性交换机、路由器、防火墙。为了提高网络系统的可用性，常用的办法就是减少系统单点故障，增加冗余功能和设备。绪论绪论16.4RAIDRAID的中文名字为磁盘冗余阵列，顾名思义他是由磁盘组成阵列而成的。因此RAID需要至少由两块硬盘组成。RAID的基本想法就是把多个便宜的小磁盘组合到一起，成为一个磁盘组， 使性能达到或超过一个容量巨大、价格昂贵的磁盘。早期的RAID诞生初衷并不是为了数据的安全，而是为了提高硬盘的读写速度。RAID 0和RAID 1就是为了这个目的而定义的。

4、绪论绪论使用raid的好处(1)扩容了存储能力，多个硬盘组成更大的空间提供给服务器使用。(2)增强了速度 ，服务器可以在同一时间从多个硬盘上读取数据。(3)可高效恢复磁盘，RAID提供了相当高的数据冗余功能，可以保证数据的完整无缺。（4）与同等容量的磁盘相比，raid系统价格要低得多。绪论绪论2 raid级别与选择目前最流行的是RAID 0，RAID 1，RAID 5。其中RAID1和RAID 5过多的用于保证数据的安全，最大程度的防止磁盘意外坏掉而丢失数据情况的发生。而RAID 0则是为了提高磁盘读取的速度，他不提供任何数据备份和保障功能 绪论绪论 RAID 0又称为又称为Stripe或或S

5、triping，中文条带，它代，中文条带，它代表了所有表了所有RAID级别中最高的存储性能。级别中最高的存储性能。RAID 0提高提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求。这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能著提高磁盘整体存取性能 。 绪论绪论绪论绪论 RAID 1，又称镜像方式，也

6、就是数据的冗余。在整个镜像过，又称镜像方式，也就是数据的冗余。在整个镜像过程中，只有一半的磁盘容量是有效的程中，只有一半的磁盘容量是有效的(另一半磁盘容量用来存放同另一半磁盘容量用来存放同这一半完全一样的数据这一半完全一样的数据)。同。同RAID 0相比，相比，RAID 1首先考虑的是首先考虑的是安全性，容量减半、速度不变。为了达到既高速又安全，出现了安全性，容量减半、速度不变。为了达到既高速又安全，出现了RAID 10(或者叫或者叫RAID 0+1)，可以把，可以把RAID 10简单地理解成由多简单地理解成由多个磁盘组成的个磁盘组成的RAID 0阵列再进行镜像。阵列再进行镜像。RAID 3和

7、和RAID 5都是校验方式。都是校验方式。RAID 3的工作方式是用一块的工作方式是用一块磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校磁盘存放校验数据。由于任何数据的改变都要修改相应的数据校验信息，存放数据的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据验信息，存放数据的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据的磁盘只有一个，这就带来了校验数据存放时的瓶颈。的磁盘只有一个，这就带来了校验数据存放时的瓶颈。RAID 5的的工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块，分别存放到组成工作方式是将各个磁盘生成的数据校验切成块，分别存放到组成阵列的各个磁盘中去，这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶阵列的

8、各个磁盘中去，这样就缓解了校验数据存放时所产生的瓶颈问题，但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。颈问题，但是分割数据及控制存放都要付出速度上的代价。RAID 30、RAID 50相对应的工作方式可以像相对应的工作方式可以像RAID 10那样去理解。那样去理解。绪论绪论3 raid应用应用Raid技术的实现分为硬件和软件技术的实现分为硬件和软件2种种（1）软件）软件 ：Windows2000和和Linux都是些都是些Raid功能功能（2）硬件：）硬件：SCSI Raid 厂家：厂家：HP、 IBM 、legend IDE Raid 厂家：厂家： 3ware、 Adaptec、 天扬、天扬、

9、 Iwill 绪论绪论16.5网络存储技术网络存储技术1 DAS（Direct Attached Storage，直接附加存储），直接附加存储）DAS被定义为直接连接在各种服务器或客户端扩展接被定义为直接连接在各种服务器或客户端扩展接口下的数据存储设备。口下的数据存储设备。它完全以服务器为中心，寄生在相应服务器或客户端它完全以服务器为中心，寄生在相应服务器或客户端上，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统。上，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统。绪论绪论传统的直接存储的模式传统的直接存储的模式DAS是直接将存储设备连接到服是直接将存储设备连接到服务器上，一方面，当存储容量增加时，这

10、种方式很难务器上，一方面，当存储容量增加时，这种方式很难扩展。在通用服务器上挂接太多的存储设备时，会严扩展。在通用服务器上挂接太多的存储设备时，会严重影响服务器的性能。为了不降低整个网络的性能，重影响服务器的性能。为了不降低整个网络的性能，只能在网络中再增加价格昂贵的服务器，但这给网络只能在网络中再增加价格昂贵的服务器，但这给网络的管理和维护带来困难。的管理和维护带来困难。 另一方面，当服务器出现异另一方面，当服务器出现异常时，会使数据不可获得。常时，会使数据不可获得。绪论绪论2 网络连接存储网络连接存储 网络附加存储，即将存储设备连接到现有的网络上，提供数据网络附加存储，即将存储设备连接到现

11、有的网络上，提供数据和文件服务。和文件服务。NAS服务器一般由存储硬件、操作系统以及其上的服务器一般由存储硬件、操作系统以及其上的文件系统等几个部分组成。简单的说，文件系统等几个部分组成。简单的说，NAS是通过与网络直接连是通过与网络直接连接的磁盘阵列，它具备了磁盘阵列的所有主要特征：高容量、高接的磁盘阵列，它具备了磁盘阵列的所有主要特征：高容量、高效能、高可靠。效能、高可靠。 NAS将存储设备通过标准的网络拓扑结构连接，可以无需服务将存储设备通过标准的网络拓扑结构连接，可以无需服务器直接上网，不依赖通用的操作系统，而是采用一个面向用户设器直接上网，不依赖通用的操作系统，而是采用一个面向用户设

12、计的、专门用于数据存储的简化操作系统，内置了与网络连接所计的、专门用于数据存储的简化操作系统，内置了与网络连接所需的协议，因此使整个系统的管理和设置较为简单。需的协议，因此使整个系统的管理和设置较为简单。 其次其次NAS是真正即插即用的产品，并且物理位置灵活，可放置是真正即插即用的产品，并且物理位置灵活，可放置在工作组内，也可放在其他地点与网络连接。因此，用户选择在工作组内，也可放在其他地点与网络连接。因此，用户选择NAS解决方案，原因在于解决方案，原因在于NAS价格合理、便于管理、灵活且能实价格合理、便于管理、灵活且能实现文件共享。现文件共享。绪论绪论 SAN存储区域网络，即通过特定的互连方

13、式存储区域网络，即通过特定的互连方式连接的若干台存储服务器组成一个单独的数据网络，连接的若干台存储服务器组成一个单独的数据网络，提供企业级的数据存储服务。提供企业级的数据存储服务。 SAN是一种特殊的高速是一种特殊的高速网络，连接网络服务器和诸如大磁盘阵列或备份磁带网络，连接网络服务器和诸如大磁盘阵列或备份磁带库的存储设备，库的存储设备，SAN置于置于LAN之下，而不涉及之下，而不涉及LAN。利用利用SAN，不仅可以提供大容量的存储数据，而且地，不仅可以提供大容量的存储数据，而且地域上可以分散，并缓解了大量数据传输对于局域网的域上可以分散，并缓解了大量数据传输对于局域网的影响。影响。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需列，不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。的数据。 绪论绪论与与NAS相比，相比，SAN具有下面几个特点：具有下面几个特点：首先首先SAN具有无限的扩展能力，由于具有无限的扩展能力，由于SAN采用了网络结构，服务采用了网络结构，服务器可以访问存储网络上的任何一个存储设备，因此用户可以自由器可以访问存储网络上的任何一个存储设备，因此用户可以自由增加磁盘阵列、带库和服务器等设备，使得整个系统的存储空间增加磁盘阵列、带库和服务器等设备