云计算中的存储基础知识PPT课件

1、云计算中的存储基础知识前言l数据是用户最重要的资产，在云计算中，数据如何被保存？保存的方式和传统IT有什么区别？本章将一一为您揭开。目标l学完本课程后，您将能够：l了解华为虚拟化解决方案l掌握虚拟化中存储架构l了解磁盘的类型l区分集中存储和分布式存储l掌握虚拟化存储和非虚拟化存储的区别l了解虚拟机磁盘的类型l了解华为虚拟化产品的存储特点目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型及相关技术介绍3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产品的存储特性虚拟机使用的存储资源从哪来？上层的虚拟机要怎么使用底层这些存储资源呢？?虚拟化中的存储架

2、构共享目录qcowrawvmdkvhdothers虚拟化存储NAS存储存储池文件系统SAN存储存储池逻辑划分逻辑卷文件系统分布式存储池逻辑划分逻辑划分分布式 存储非虚拟化存储裸设备+逻辑卷的结构（拓展1）用户虚拟机主机内核空间用户虚拟机后端卷挂载驱动前端驱动前端驱动逻辑卷逻辑卷通用块层设备驱动层存储设备存储设备虚拟化的结构（拓展2）用户虚拟机用户虚拟机管理节点后端卷挂载驱动前端驱动前端驱动存储管理逻辑卷逻辑卷通用块层设备驱动层FusionStorage华为OceanStor S5500T主机内核空间计算节点存储管理存储虚拟化+文件系统的结构（拓展3）用户虚拟机用户虚拟机后端卷挂载驱动前端驱动前

3、端驱动镜像文件通用块层设备驱动层SANNAS主机内核空间本地磁盘NFS文件系统文件系统主机用户空间用户态挂载驱动存储虚拟化类型虚拟化类型裸设备+逻辑卷存储设备虚拟化主机存储虚拟化+文件系统支持的业务精简置备磁盘全量快照精简置备磁盘差量快照链接克隆精简置备磁盘差量快照存储冷热迁移磁盘扩容精简磁盘空间回收链接克隆支持的存储类型IP SANFC SAN本地存储华为5500T华为FusionStorageIP SANFC SANNAS本地存储云计算中虚拟化存储转换路径物理卷RAID或副本机制物理卷逻辑划分逻辑卷格式化NFS文件系统挂载给计算集群并格式化虚拟化文件系统共享目录共享目录云计算中非虚拟化存储

4、转换路径物理卷RAID或副本机制逻辑划分逻辑卷挂载给计算集群目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产品的存储特性物理磁盘类型 - SATA盘lSATA的全称是Serial Advanced Technology Attachment，SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘。SATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠

5、性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。物理磁盘类型 - SAS盘lSAS（Serial Attached SCSI）即串行连接SCSI，是新一代的SCSI技术，与SATA硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性。物理磁盘类型 - NL-SAS盘lNL-SAS是采用了SAS的磁盘接口和SATA的盘体的综合体。NL-SAS硬盘的转速只有7200转，因此性能比SAS硬盘差。但由于使用了SAS接口，所以在寻址和速度上有了提升。

6、物理磁盘类型 - SSD盘lSSD（Solid State Disk），固态硬盘，是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。SSD在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。SSD虽然具有传统机械硬盘所不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点，但其使用寿命有限且价格较高。物理磁盘类型对比性能价格目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型及相关技术介绍3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产品的存储特性集中式存储存储

7、池RAID数据读写数据读写数据读写数据读写RAID技术21多块磁盘并行读写高效奇偶校验和热备技术安全R A IDRAID的数据组织形式l条带(strip)：硬盘中单个或者多个连续的扇区构成一个条带，他是一块硬盘上进一次数据读写的最小单元。 它是组成分条的元素。l分条(stipe)：同一硬盘阵列中的多个硬盘驱动器上的相同“位置”（或者说是相同编号）的条带。D7D4D1Disk 2D6D3D0Disk 1D8D5D2Disk 3分条 2分条 1分条 0硬盘上的数据条带硬盘上的数据条带硬盘上的数据条带分条深度RAID数据保护的方式l方法一：在另一块冗余的硬盘上保存数据的副本。l方法二：奇偶校验算法（

8、XOR）。lXOR运算广泛地使用在数字电子和计算机科学中。lXOR校验的算法相同为假，相异为真：0 0= 0； 0 1= 1； 1 0= 1； 1 1= 0；常用RAID类型集中式存储类型IP/FC网络Windows客户端类UNIX客户端Windows服务器类UNIX服务器NASCIFSNFSSANNASIP SAN & FC SANl以TCP/IP协议为底层传输协议，采用以太网作为承载介质构建起来的存储区域网络架构。实现IP-SAN的典型协议是iSCSI，它定义了SCSI指令集在IP中传输的封装方式。存储设备存储设备以太网交换机服务器用户B服务器用户C用户ALANTCP/IP网络iS

9、CSI存储设备存储设备FC交换机服务器用户B服务器用户C用户ALANFC网络FCl采用Fibre Channel Protocol（光纤通道协议），服务器与存储设备之间通过FC交换机直接建立连接。IP SAN vs FC SAN描述IP SANFC SAN网络速度1Gb、10Gb、40Gb4Gb、8Gb、16Gb网络架构使用现有IP网络单独建设光纤网络和HBA卡传输距离理论上没有距离限制受到光纤传输距离的限制管理、维护与IP设备一样操作简单技术和管理较复杂兼容性与所有IP网络设备都兼容兼容性差性能目前主流1Gb，10Gb正在发展非常高的传输和读写性能成本购买与维护成本都较低购买（光纤交换机、H

10、BA卡、光纤磁盘阵列等）与维护（培训人员、系统设置与监测等）成本高容灾本身可以实现本地和异地容灾，且成本低容灾的硬件、软件成本高安全性较低较高NAS架构LUN0LUN1LUN2LUN3LUN6LUN7LUN8LUN9LUN4LUN5LUN11卷管理模块卷管理模块文件系统网络文件系统协议（NFS、CIFS）以太网接口以太网接口LUN10CIFSlCIFS（Common Internet File System），通用网络文件系统，是由微软的SMB（Server Message Block）发展而来的一个公共、开放的文件系统。在Windows主机之间，可以通过一个简单的共享映射，将CIFS服务器上

11、的共享资源挂载到自己的系统中，把它当成自己本地系统资源一样来使用。NFSlNFS（Network File System），网络文件系统，是由Sun公司开发的，用于在Linux/UNIX/AIX/HP-UX/Mac OS X等类UNIX的操作系统中实现网络文件共享。通过挂载命令将远程的文件系统挂载在自己的文件系统之下，像使用本机文件一样使用远程共享文件。CIFS vs NFSCIFSNFS传输特点基于网络，可靠性要求高独立于传输易用性无需额外软件需要安装专用软件安全性无法进行错误恢复可以进行错误恢复文件转换不保留文件格式特性保留文件格式特性分布式存储分布式存储池副本机制数据读写数据读写数据读写

12、数据读写副本机制分布式存储池数据写入副本机制分布式存储池分布式存储池数据写入数据读取常见分布式存储产品目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型及相关技术介绍3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产品的存储特性云计算中虚拟化存储转换路径物理卷RAID或副本机制物理卷逻辑划分逻辑卷格式化NFS文件系统挂载给计算集群并格式化虚拟化文件系统共享目录共享目录云计算中非虚拟化存储转换路径物理卷RAID或副本机制逻辑划分逻辑卷挂载给计算集群RAID与LUN的关系lRAID由几个硬盘组成 ，从整体上看相当于由多个硬盘组成的一个大的物理卷。l在

13、物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑单元，这些逻辑单元称作LUN（Logical Unit Number），可以作为映射给主机的基本块设备。物理卷物理卷逻辑卷逻辑卷单个物理卷创建一个逻辑卷单个物理卷创建多个逻辑卷LUN 1LUN 2LUN 3创建LUN的过程LUN 1LUN 2LUN3分割逻辑卷物理卷物理硬盘RAID逻辑划分Pool & Volume & LUNlPool即存储池，是存放存储空间资源的容器，所有应用服务器使用的存储空间都来自于存储池。lVolume即卷，是存储系统内部管理对象。lLUN是可以直接映射给主机读写的存储单元，是Volume对象的对外体现。

14、VolumeLUNServerPool常见文件系统虚拟化集群文件系统NAS存储文件系统操作系统文件系统文件映射到磁盘的过程用户文件文件系统文件系统块LVM的逻辑区域磁盘的物理区域磁盘的扇区创建存储通过文件系统映射对应通过LVM映射对应目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型及相关技术介绍3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产品的存储特性虚拟机磁盘用户视角管理员视角常见虚拟机磁盘格式虚拟机磁盘文件格式支持的厂商RAW各厂商通用VMDKVMwareVHD微软Hyper-V、华为FusionComputeQCOWQEMU或KVM虚拟化平台专用的格式QEDVDIOracle目录1. 云计算虚拟化中的存储架构2. 物理磁盘类型及相关技术介绍3. 集中式存储和分布式存储4. 虚拟化存储和非虚拟化存储5. 虚拟机磁盘介绍6. 华为虚拟化产