《存储基础知识培训》

1、 庞荣进| MSCC存储培训存储培训2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.2概述2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.3存储基础概述认识存储及相关设备认识存储及相关设备智能存储概念解析智能存储概念解析FC (Fibre Channel) &ISCSI& FCoE协议介绍协议介绍 2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.4第一部分2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.5

2、认识存储及相关设备2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.6认识存储及相关设备磁带库功能：主要应用在SAN网络中组成数据备份存储系统组成：磁带库由一个或多个驱动器、多个槽、磁带、机械手臂组成2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.7认识存储及相关设备FC 交换机光纤交换机是采用光纤线缆作为传输介质的高速网络传输设备，是构建存储网络的必要设备。HBA卡是插在主机端用于服务器连接存储网络光纤连接卡HBA卡=光纤通道适配器=光纤通道主机总线适配器2012 LENOVO CONFIDENTIAL.

3、ALL RIGHTS RESERVED.8智能存储系统概念解析1 智能存储系统是配置了多块硬盘和大量内存，并提供多条I/O通路，拥有智能操作系统的存储阵列。它采用复杂的算法来实现最优化的存储资源处理，以满足高性能需求的应用程序智能存储 存储机头2.一般来说，前端、缓存、后端和物理磁盘四部分构成一个智能存储系统。智能存储系统的数据处理是为从主机发起的I/O请求到达前端端口开始，然后经过缓存。如果被请求的数据保存在缓存中，那么读请求直接在缓存中完成。如果数据不在缓存中，则经过后端端口到物理磁盘上读取数据。主机被写入数据经过前端端口，先写入缓存，然后经后端端口保存到物理磁盘。2012 LENOVO

4、CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.9FC&ISCSI&FCoE （FibreChannel over Ethernet） 1. 在FC网络中，制定了三种标准的拓扑结构：点到点（Point-to-Point）、裁定环 路（ArbitratedLoop）和FCswitch（Fabric）2. 随着以太网的快速发展（千兆网和万兆网的出现和普及）以及存储网络、传输网络的不断融合，现在又出现了以太网光纤通道FCoE（FibreChannel over Ethernet）。即将封装FC协议在增强的以太网上传输的协议标准2012 LENOVO CONFIDE

5、NTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.10What is iSCSI？ 网络化存储的一种新标准2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.11第二部分2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.12存储基础知识讲解RAID技术介绍NAS、SAN和DAS详解2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.13RAID技术RAID概述独立磁盘冗余阵列，是一种将多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的组合方式形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单块硬

6、盘更大的存储容量、更高的可靠性和 更快的读写性能等RAID级别按照磁盘阵列的不同组合方式，可以将RAID分为不同级别，包括RAID0到RAID6等7个基本级别，以及 RAID0+1和RAID10等扩展级别。 而不同RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本等2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.14RAID 0 RAID 0： 简单地说，RAID0主要通过将多块硬盘串联起来，从而形成一个更大容量的逻辑硬盘。RAID0通过条带化（striping）将数据分成不同的 数据块，并依次将这些数据块写到不同的硬盘上。因为数据分布在不同的硬

7、盘上，所以数据吞吐量得到大大提升。但是，很容易看出RAID0没有任何数据冗余， 因此其可靠性不高。2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.15RAID 1 RAID 1：RAID1通过镜像 将每一份数据都同时写到两块磁盘上去，从而实现了数据的完全备份。因此，RAID1 支持热替换，在不断电的情况下对故障磁盘进行更换。一般情况下，RAID1 控制器在读取数据时支持负载平衡，允许数据从不同磁盘上同时读取，从而提高数据的读取速度；但是，RAID1在写数据的性能没有改善2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESE

8、RVED.16RAID 5RAID 5 是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.17RAID 6RAI

9、D 6：在RAID 5的基础上，RAID 6又另外增加了一组奇偶校验码，从而获得更高的容错性，最多允许同时有两块硬盘出现故障。但是，新增加的奇偶校验计算同时也带来了写操作性能上的损耗。 2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.18RAID 10RAID 0+1: 为了获取更好的I/O吞吐率或者可靠性，将不同的RAID标准级别混合产生的组合方式叫做嵌套式RAID，或者混合RAID。RAID0+1是先将硬盘分 为若干组，每组以RAID0的方式组成条带化的硬盘阵列，然后将这些组RAID0的硬盘阵列以RAID1的方式组成一个大的硬盘阵列2012 LE

10、NOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.19RAID 10RAID 10: 类似于RAID 0+1， RAID 10则是先镜像（RAID 1）、后条带化（RAID0）。RAID0+1和RAID10性能上并无太大区别，但是RAID10在可靠性上要好于RAID0+1。这是因为在 RAID10中，任何一块硬盘出现故障不会影响到整个磁盘阵列，即整个系统仍将以RAID10的方式运行；而RAID0+1中，一个硬盘出现故障则会导致 其所在的RAID0子阵列全部无法正常工作，从而影响到整个RAID0+1磁盘阵列 在只有两组RAID0子阵列的情况下，整个系统将完全降级为RA

11、ID0级别2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.20Hot spare 盘2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.21NAS、SAN和DAS2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.22直连存储（DAS）2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.23直连存储（DAS）2)服务器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);DAS直连

12、存储应用场景1) 适宜小型机构，对存储系统要求较低，无需复杂存储网络中小企业3)许多数据库应用和应用服务器在内的应用，需要直接连接到存储器上，一些邮件服务也包括在内2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.24直连存储（DAS）DAS 存储架构问题与不足1. 占用服务硬件资源直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理。数据备份和恢复要求占用服务器主机资源（包括CPU、系统IO等），对服务器硬件的依赖性。2.可扩展性极差无论直连式存储还是服务器主机的扩展，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster)，或存储阵列容

13、量的扩展，都会造成业务系统的停机。存储扩展只能由原厂商提供，往往受设备厂商限制3. 管理困难由于直连存储与主机连接分散，无法通过存储管理软件集中管理，给存储运维管理增加维护难度2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.25NAS 网络附加存储NAS 网络附加存储存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)，连接到一群计算机上。 NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（一个或多个硬盘驱动器的网络设备，这些硬盘驱动器通常安排为逻辑的、冗余的存储容器或者RAID阵列）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。2012 LENOVO

14、CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.26NAS 网络附加存储NAS 网络附加存储 NAS本身能够支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能够支持各种操作系统。NAS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，也可放在混合环境中，如混合了Unix/Windows局域网的环境中，而无需对网络环境进行任何的修改。NAS产品直接通过网络接口连接到网络上，只需简单地配置一下IP地址，就可以被网络上的用户所共享注：NFS协议用于linux、Unix与NAS间文件共享CIFS协议用于windows与NAS间文件共享2012 LENOVO CO

15、NFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.27NAS 网络附加存储NAS存储应用场景存储应用场景1) 不同平台间的数据共享。为服务器数据备份提供随时可访问的存储空间2) 可用于文档存储、web服务器，电子邮件、互联网缓存3) 在企业、视频、医疗、教育、备份、政府应用，性价比最高2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.28NAS 网络附加存储NAS网络附加存储特点网络附加存储特点开放的标准网络协议网络接入存储(NAS)的模式以网络为中心。该方案利用现有的以太网网络资源来接入专用的网络存储设备，而不是另外再部署昂贵的光纤交换

16、机网络来连接传统的存储设备，这样保护了用户对以太网的投资 独立的操作系统通过自身操作系统管理并提供存储服务，不会占用服务器资源 EMC NAS 存储使用自主研发的DART操作系统（linux内核） 安装及管理简便NAS产品是真正即插即用的产品，物理位置灵活NAS无需服务器直接上网，而是采用面向用户设计的、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，整个系统的管理和设置较为简单NAS存储的不足之处使用以太网，网络带宽是传输瓶颈。2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.29SAN 存储区域网络SAN 存储区域网络存储区域网络S

17、AN(Storage Area Network的简称)直译过来就是存储区域网络，它采用光纤通道(Fibre Channel)技术，通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机，建立专用于数据存储的区域网络2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.30SAN 存储区域网络SAN 存储区域网络应用场景存储区域网络应用场景1）SAN为高可用群集环境提供高性能的存储网络2) SAN的用户群 集中在电信、金融、证券和大中型企业的IT基础架构中3) 高性能存储设备基本都是通过SAN来构建2012 LENOVO CONFIDENTIAL. ALL RIGHTS RESERVED.31SAN 存储区域网络SAN存储区域网优势存储区域网优势SAN灵活的扩展性随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。在SAN环境下服务器，光纤交换机SAN采用光纤通道的性能不会受到以太网流量或本地磁盘访问量的制约。数据通过SAN从自己