存储技术与磁盘阵列技术习题与思考题参考答案

1、第16章 存储技术与磁盘阵列技术习题与思考题 习题与思考题(1)简述SAN的特点 (SAN是指在网络服务器群的后端，采用光纤通道等存储专用协议连接成高速专用网络，使网络 服务器与多种存储设备直接连接。SAN的最大特点就是可以实现网络服务器与存储设备之间的多对多连接，而且，这种连接是本地的高速连接。 )(2)简述SAN的它的关键特性、主要优点、存在的问题 (1 ) SAN的关键特性SAN乍为网络基础设施，是为了提供灵活、高性能和高扩展性的存储环境而设计的。SAN通过在服务器和存储设备(例如磁盘存储系统和磁带库)之间实现连接来达到这一目的。 高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议可以确保设备连接

2、既可靠且有效。这些连接以本 地光纤或SCSI (通过SCSI-to-Fibre Channel转换器或网关)为基础。一个或多个光纤通道交换机以网络拓扑形式为主机服务器和存储设备提供互联。 由于SAN是为在服务器和存储设备之间传输大块数据而进行优化的，因此SAN有五点应用环境是比较理想的： 关键任务数据库应用，其中可预计的响应时间、可用性和可扩展性是基本要素。 集中的存储备份，其中性能、数据一致性和可靠性可以确保企业关键数据的安全。 高可用性和故障切换环境可以确保更低的成本、更高的应用水平。可扩展的存储虚拟比，可使存储与直接主机连接相分离，并确保动态存储分区。改进的灾难容错特性，在主机服务器及其

3、连接设备之间提供光纤通道高性能和扩展的距离(达 到150公里)。2 ) SAN的主要优点面对迅速增长的数据存储需求，大型企业和服务提供商渐渐开始选择SAN作为网络基础设施：因为SAN具有出色的可扩展性。事实上，SAN比传统的存储结构具有更多显著的优势。例如，传统的服务器连接存储通常难于更新或集中管理。每台服务器必须关闭才能增加和配置新的存 储。相比较而言，SAN必宕机和中断与服务器的连接即可增加存储。SAN®可以集中管理数据，从而降低了总体拥有成本。利用光纤通道技术，SAN可以有效地传输数据块。通过支持在存储和服务器之间传输海量数据 块，SAN提供了数据备份的有效方式。因此，传统上用

4、于数据备份的网络带宽可以节约下来用 于其他应用。开放性，业界标准的光纤通道技术还使得SAN非常灵活。SA/服了传统上与SCSI相连的线缆限制，极大地拓民了服务器和存储之间的距离，从而增加了更多连接的可能性。改进的扩展性 还简化了服务器的部署和升级，保护了原有硬件设备的投资。传送数据块到企业级数据密集型应用的能力。在数据传送过程中。SAN在通信结点(尤其是服务器)是的处理费用开销更少，因为数据在传送时被分成更小的数据块。因此，光纤通道SAN在传送大数据块时非常有效，这使得光纤通道协议非常适用于存储密集型环境。 3) SAN存在的问题 互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。因为SA2身缺乏标准，尤

5、其是在管理上更是如此。虽然光纤通道(Fibre Channel)技术标准的确存在，但客户厂商却有不同的解释，使人们难以 接受。当然，一些 SANT商通过SNIA等组织来制定标准。还有一些厂商则着手大力投资兴建互 操作性实验室，在推出 SAN之前进行测试。另一种途径便是外包SAN尽管SAN厂商在解决互操作性问题上已经取得了进步，但许多专家仍建议用户采用外包方式，不要自己建设SAN)(3)简述NAS的特点NASr SAN它们都是M A、S字母的组合，位置不同，它白意义是不同的。所谓 NAS是一种将 分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行 访问的技术。 )

6、(4)简述NAS的关键特性、主要优点 (1) NAS的关键特性NAS解决方案通常配置为作为文件服务的设备，由工作站或服务器通过网络协议(如TCP/IP)和应用程序(如网络文件系统NFS或者通用Internet 文件系统CIFS)来进行文件访问。大多数NAS连接在工作站客户机和 NAS文件共享设备之间进行。这些连接依赖于企业的网络基础设 施来正常运行。 为了提高系统性能和不间断的用户访问，NAS采用了专业化的操作系统用于网络文件的访问，这些操作系统既支持标准的文件访问，也支持相应的网络协议。NAS使文件访问操作更为快捷，并且易于向基础设施增加文件存储容量。因为NAS关注的是文件服务而不是实际文件

7、系统的执行情况，所以NAS设备经常是自包含的，而且相当易于布署。NAS设备与客户机之间主要是进行数据传输。今天在LAN/WAN上传输的大量数据被分成许多小的数据块。传输的处理过程需要占用处理器资源来中断和重新访问数据流。如果数据包的处理 占用太多的处理器资源， 则在同一服务器上运行的应用程序会受到影响。由于网络拥堵影响 NAS的性能，所以，其性能局限性之一是网络传输数据的能力。NAS存储的可扩展性也受到设备大小的限制。增加另一台设备非常容易，但是要像访问一台机 器上的数据那样访问网络环境中的内容并不容易，因为NAS设备通常具有独特的网络标识符。由于上述这些限制，NAS环境中的数据备份不是集中化

8、的，因此仅限于使用直接连接设备(如 专用磁带机或磁带库)或者基于网络的策略，在该策略中，设备上的数据通过企业或专用LAN进行备份。 NAS的主要优点NAS为那些访问和共享大量文件系统数据的企业环境提供了一个高效、性能价格比优异的解决 方案。数据的整合减少了管理需求和开销，而集中化的网络文件服务器和存储环境包括硬 件和软件确保了可靠的数据访问和数据的高可用性。可以说，NAS提供了一个强有力的综合机制。NAS技术能够满足特定的用户需求。例如当某些企业需要应付快速数据增长的问题，或者是解 决相互独立的工作环境所带来的系统限制时，可以采用新一代NAS技术，利用集中化的网络文件访问机制和共享来解决这些问

9、题，从而达到减少系统管理成本，提高数据备份和恢复功能的 目的。NAS适用于那些需要通过网络将文件数据传送到多台客户机上的用户。NAS设备在数据必须长距离传送的环境中可以很好地发挥作用。 此外，NAS设备非常易于部署可以使NAS主机、客户机和其他设备广泛分布在整个企业的网络环境中。正确地进行配置之后，NAS可以提供可靠的文件级数据整合，因为文件锁定是由设备自身来处理的。尽管其部署非常简单，但是企业仍然要确保在NAS设备的配置过程中提供适当的文件安全级别。 )(5)简述固态硬盘 (固态硬盘(SSD Solid State Disk 或Solid State Drive ),又称固态驱动器，是一种基

10、于 永久性存储器。固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。新一代的固态硬盘普 遍采用 SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSAT限口、PCI-E 接口、NGF虚口和 CFast 接 口。固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质，另外一种是采用DRA昨为存储介质。基于闪存的固态硬盘 (IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk )：采用FLASH芯片作为 存储介质，这也是我们通常所说的SSD它的外观可以被制作成多种模样，例如：笔记本硬盘、微硬盘、存储卡、优盘等样式。这种SSD固态硬盘最大的优点就是

11、可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境，但是使用年限不高，适合于个人用户使用。基于DRAM勺固态硬盘：采用 DRA咻为存储介质，目前应用范围较窄。它仿效传统硬盘的设计、可被绝大部分操作系统的文件系统工具进行卷设置和管理，并提供工业标准的PCI和FC接口用于连接主机或者服务器。应用方式可分为SSD硬盘和SSD硬盘阵列两种。它是一种高性能的存储器，而且使用寿命很长，美中不足的是需要独立电源来保护数据安全。 )(6)简述 RAID 0(RAID 0通常又称为Stripe 。在RAID 0中，数据以数据块(Strip )为单位，被顺序存放到组成 RAID 0的成员磁盘上。其中，Di (i

12、从0至ij 11)代表数据块。Di的大小称为块尺寸(Strip Size )。不同磁盘上的数 据块分别组成不同的数据条(Stripe )。如D0, D1,和D2组成一个数据条。RAID 0的这种数据存储方式使得对Stripe的数据请示可以被组成RAID 0的各个磁盘并行的执行，从而提高了整体的数据访问性能。RAID 0的缺点是不提供数据安全性方面的保障。RAID 0容量=组成Stripe的最小成员磁盘的容量 X成员磁盘个数。因此，当组成Stripe磁盘容量不相同时，则其中大容量磁盘的大于最不成员磁盘容量的磁盘空间将不能用于磁盘条块，因而造成磁盘空间的浪费。RAID 0是一中高性能、零冗余的阵列

13、。严格地说，RAID 0根本不是RAID,而是将数据块划分成条或分段存储在多个磁盘驱动器中来提高磁盘子系统的吞吐量，它未提供冗余，如果在一个RAID 0阵列中有一个驱动器发生故障，那么这个阵中所有驱动器的数据将是不可访问的。RAID0主要用于需要尽可能高速读写数据的应用中。 )(7)简述 RAID 0+1(RAID 0+1,通常又称为 Mirror+Stripe ,它是RAID0和RAID1的结合形式，RAID0+1兼有磁盘镜 像和磁盘条块的特点优即提高数据访问性能和提供数据安全性保障。组成磁盘镜像的也可以是一个磁盘条块和一个独立的磁盘。火箭100RAID支持一个磁盘条块和一个磁盘，或两个磁盘

14、条块组成RAID0+1。)(8)简述 RAID 5(RAID 5是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。RAID 5不对存储的数据进行备份，而是利用奇偶校验提供数据安全保障。当RAID 5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息，可以恢复被损 坏的数据。RAID5具有和RAID0相近似的数据读取速度。写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。RAID5的存储量计算公式是：RAID5容量=组成RAID5的最小磁盘的容量 X (磁盘个数-1)因此，当组成 RAID5的硬盘容量不相同时，大于最小磁盘容

15、量的磁盘部分将不被使用，因而造成磁空间的浪费。RAID 5在PC LAN环境中是最常用的 RAID级。RAID 5将用户数据和校验数据划分条纹存放到阵 列的所有驱动器中，占用相当于一个驱动器的容量保存校验信息。在RAID 5中，所有驱动器的容量必须相同最好同一品牌，同一型号，并且有一个驱动器不能被操作系统使用。仞0口，在一个 RAID 5阵列中有三个1G驱动器，其中相当于一个驱动器用于校验信息，剩下的2G可被操作系统使用。如果增加第四个1G驱动器到阵列。相当于一个驱动器仍用于校验，剩下的 3G可被操作系统使用。RAID 5是按频繁地读写小数据块而优化的。对于几乎所有的PC LAN环境，RAID

16、 5都是最好的RAID级，它尤其适合于数据库服务器。)(9)简述磁带 (磁带的保存条件比较低。磁带的环境相对湿度要保持在8-80 %度之间。使用时，磁带的温度要保持在15-38 C之间；存放时间，存放时环境温度只要在 -40-60 % C之间就可以了。磁带的保 存要注意防尘和避免磁化，已录上数据的磁带在运输过程中不要受X线照射。磁带一般是半英寸宽，0.0015英寸厚，300、600、1200或2400英尺长。用来录资料的磁带一般是2400英尺长。磁带的记录介质一般是一薄层氧化铁，有的磁带用氧化铭或二者的混合物。早期磁带在横的方向上一般平行地记上7道或9道数据(分别称为7磁道或9磁道)。其中一道

17、为检验码，其余6或8道用来表示一个字节。在纵的方向上，磁带上记录的密度可以是每英寸 800、1600、6250字节。记录密度的单位 BPI,这是国际通用单位。BPI是英文每英寸字节 (Byte Per Inch )的缩写。磁带只有在以固定的速度移动时才可以进行读写操作。磁带的移速随磁带机不同而不同，一般 为每秒75至200英寸。在开始读写以前和完成读写以后，磁带要加速或减速。在这个过程中， 不能对磁带进行读写。这段磁带为空白，留作起停间隙，磁带上连续记录有数据的部分叫做记 录块(Block),块与块之间有一段空白带把它们分开，称为块间隔EG (Inter-Block Gap )。块间隔对于80

18、0BPI和1600BPI的磁带分别为 0.75和0.6英寸，对于6250BPI的磁带只有0.3 英寸。在磁带离超始端的反面，贴有一小块反光铝箔，叫做磁带的超始点BOT(Begin of Tape ),它是磁带进行读写的超始标志。另有同样一小块铝箔贴在距磁带末端的地方，樗标志磁带结束。这一标志叫做 EOT (End of Tpae )。磁带机遇到 EOT以后，还要在后面写入几块数据，在最后 一块数据之后，写入两个磁带标志TM (Tape Mark),表示这以后再也没有数据了。为了防止含有重要信息的磁带意外地写入其他内容，在磁带背面装带子的轴槽里，放有“文件 保护环”。如果保护环被取出，磁带机就不能在磁带上写入任何信息。)(10)简述SVA共享虚拟磁盘阵列 (VA ( Shared Virtual Array )虚拟存储系统结构的磁盘阵列产品是一种新的产品，这种新产品在磁盘系统的可用性、存储管理、容量、性能、连接性、不间断服务和拥有成本等方面都提供了 更好的性能和价格比。虚拟存储结构提供了先进的、工业标准在线存储系统。包括独立的通道和磁盘之间的数据传输、 高速处理器、磁盘快速写操作、可扩展的高速缓存、快速访问高速缓