EMC Clariion 存储基本知识

1、-秉虚为实、化繁为简、畅游云端江苏省计算机技术服务有限公司EMC VNX SERIES TECHNICAL REVIEWNext-Generation Unified StorageNext-Generation Unified StorageOptimized for todays virtualized ITAffordable. Simple. Efficient. Powerful.UnisphereVNXe3100VNXe3300VNX7500VNX5700VNX5100VNX5500VNX5300VNX VG2 VNX VG8VNX Unified Storage Componen

2、ts VNX Unified Storage Components Architecture and packaging Block components: storage or data processor enclosure* VNX Operating Environment for Block Dual active storage processors Automatic failover Flexible IO connectivity options Standby power supplies (battery backup) File components: X-Blade

3、enclosure VNX Operating Environment for File From 2 to 8 blades supported with configurable failover options Flexible IO connectivity options Control stations (1 or 2) Disk array enclosures Upgradeable to add Fibre Channel ports and/or native 1 or 10 Gigabit Ethernet iSCSIStart with FC or iSCSI or N

4、ASAdd other protocols seamlessly, as needed* DPE contains disks; SPE does not contain disksFlexible IO options:4-port 8Gb FC 2 port optical10GbE 2 port copper 10GbE 4 port Copper 1GbE 2 Port 10Gb FCoESANDPE (Disk Processor Enclosure)3UStandby Power Supply Control StationData Mover Enclosure (X-Blade

5、 enclosure)25x 2.5”Disk Array Enclosure25x 2.5” Disk Array Enclosure15x 3.5” & 2.5” Disk Array EnclosureDisk Array EnclosureDisk Processor Enclosure/Storage Processor EnclosureH A R D W A R EFlexible Storage TiersFlexible Storage TiersSAS back-end connect for performance and reliability Up to 24

6、Gb (4x6 Gb) per SAS bus Point-to-point, robust interconnectFlash (SSD) options Highest performing drives 3.5” 100 GB, 200 GB 3,500 IOs per second 2.5” 100 GB, 200 GB 3,500 IOs per secondOptimize TCO with tiered service levelsAUTOMATIC DATA OPTIMIZATIONNear-line SAS(7.2K rpm)SAS(10K /15K rpm)FlashSAS

7、 (HDD) options 3.5” drives (195 drives/ rack with 3U DAE, 555 drives / rack with 4U DAE) 300 GB, 600 GB and 900 GB 10K and 15K RPM 140 (10K) to 180 (15K) IOs per second 2.5” Drives (500 drives/ rack) 300 GB, 600GB and 900GB 10K RPM 140 IOs per secondNear-line SAS (HDD) options 3.5” drives (195 drive

8、s/ rack) 1TB, 2TB and3 TB 7.2K RPM 90 IOs per secondH A R D W A R EAnatomy of an Enterprise FLASH DriveAnatomy of an Enterprise FLASH DriveDesigned for reliability, data integrity and performanceSLC NANDFLASHDRAMEnd to End CRCControllerSAS or SATA portsH A R D W A R E EMC Flash = Enterprise Grade Fl

9、ash Single Level Cell Technology Over 100K write Cycles Cell overprovisioning, for recovery of worn cells Cell level sparing Load wearing, balances cell updates Writes are spread across all available cells MTBF 2Million hours (HDD1.5M Hr) SSD DRAM implements write amplificationAnatomy of an Enterpri

10、se FLASH DriveAnatomy of an Enterprise FLASH DriveRAIDRAID独立磁盘冗余阵列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（因此，冗余地）的方法。原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。RAID级别分为RAID-0，RAID-1，RAID-1E，RAID-5，RAID-6，RAID-7，RAID-10，RAID-

11、50，RAID-60。简单来说，RAID把多个硬盘组合成为一个逻辑扇区，因此，操作系统只会把它当作一个硬盘。RAIDRAID样样式及缓存式及缓存RAID样式样式在应用中，有部分常用的数据是需要经常读取的，磁盘阵列根据内部的算法，查找出这些经常读取的数据，存储在缓存中，加快主机读取这些数据的速度，而对于其他缓存中没有的数据，主机要读取，则由阵列从磁盘上直接读取传输给主机。对于主机写入的数据，只写在缓存中，主机可以立即完成写操作。然后由缓存再慢慢写入磁盘。3）利用软件仿真）利用软件仿真2）内接式磁盘阵列卡）内接式磁盘阵列卡1）外接式磁盘阵列柜）外接式磁盘阵列柜缓存缓存RAID 0RAID 0RAI

12、D 0是最早出现的RAID模式，即Data Stripping数据分条技术。RAID 0是组建磁盘阵列中最简单的一种形式，只需要2块以上的硬盘即可，成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐量。RAID 0没有提供冗余或错误修复能力，但实现成本是最低的。RAID 0最简单的实现方式就是把N块同样的硬盘用硬件的形式通过智能磁盘控制器或用操作系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起创建一个大的卷集。最大的缺点在于任何一块硬盘出现故障，整个系统将会受到破坏，可靠性仅为单独一块硬盘的1/N。最小磁盘数 1Size=SUM All Of DiskRAID 1RAID 1RAID 1称为磁盘镜像，原理是把一个

13、磁盘的数据镜像到另一个磁盘上，也就是说数据在写入一块磁盘的同时，会在另一块闲置的磁盘上生成镜像文件，在不影响性能情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可以正常运行,当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像盘读写数据，具备很好的磁盘冗余能力。最小磁盘数 1RAID 1主要是通过二次读写实现磁盘镜像，所以磁盘控制器的负载也相当大，尤其是在需要频繁写入数据的环境中。为了避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必要。RAID 2RAID 2RAID 2 这是RAID 0的改良版，以汉明

14、码（Hamming Code）的方式将数据进行编码后分区为独立的比特，并将数据分别写入硬盘中。因为在数据中加入了错误修正码（ECC，Error Correction Code），所以数据整体的容量会比原始数据大一些，RAID2最少要三台磁盘驱动器方能运作。最小磁盘数 n 3Size =One Disk*(n-1)RAID 3 RAID 3 RAID3：带奇偶校验码的并行传送：带奇偶校验码的并行传送这种校验码与RAID2不同，只能查错不能纠错。它访问数据时一次处理一个带区，这样可以提高读取和写入速度。校验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。需要实现时用户必须要有三个以上的驱动器，写入速率与读

15、出速率都很高，因为校验位比较少，因此计算时间相对而言比较少。它主要用于图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。最小磁盘数 3Size =One Disk*(n-1)RAID 5 RAID 5 最小磁盘数 3Size =One Disk*(n-1)RAID 5不单独指定的奇偶盘，而是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验信息。在RAID 5上，读/写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。RAID 3与RAID 5相比，最主要的区别在于RAID 3

16、每进行一次数据传输就需涉及到所有的阵列盘；而对于RAID 5来说，大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID 6 RAID 6 RAID 6：与RAID 5相比，RAID 6增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法，数据的可靠性非常高，即使两块磁盘同时失效也不会影响数据的使用。但RAID 6需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间，相对于RAID 5有更大的“写损失”，因此“写性能”非常差。较差的性能和复杂的实施方式使得RAID

17、6很少得到实际应用。最小磁盘数 n 4Size=（N-2）*min（S1，S2，S3.Sn）RAID 1+0 RAID 1+0 RAID1+0：高可靠性与高效磁盘结构：高可靠性与高效磁盘结构RAID 10/01细分为RAID 1+0或RAID 0+1。RAID 1+0是先镜射再分区数据，再将所有硬盘分为两组，视为是RAID 0的最低组合，然后将这两组各自视为RAID 1运作。RAID 0+1则是跟RAID 1+0的程序相反，是先分区再将数据镜射到两组硬盘。它将所有的硬盘分为两组，变成RAID 1的最低组合，而将两组硬盘各自视为RAID 0运作。性能上，RAID 0+1比RAID 1+0有着更快

18、的读写速度。可靠性上，当RAID 1+0有一个硬盘受损，其余三个硬盘会继续运作。RAID 0+1 只要有一个硬盘受损，同组RAID 0的另一只硬盘亦会停止运作，只剩下两个硬盘运作，可靠性较低RAID 5+0 RAID 5+0 RAID 5与RAID 0的组合，先作RAID 5，再作RAID 0，也就是对多组RAID 5彼此构成Stripe访问。由于RAID 50是以RAID 5为基础，而RAID 5至少需要3台硬盘，因此要以多组RAID 5构成RAID 50，至少需要6台硬盘。以RAID 50最小的6台硬盘组态为例，先把6台硬盘分为2组，每组3台构成RAID 5，如此就得到两组RAID 5，然

19、后再把两组RAID 5构成RAID 0。RAID 50由于在上层把多组RAID 5构成Stripe，性能比起单纯的RAID 5高，而容量利用率则与RAID 5相同。RAID 50在底层的任一组或多组RAID 5中出现1台硬盘损坏时，仍能维持运作，不过如果任一组RAID 5中出现2台以上硬盘损毁，整组RAID 50就会失效。RAID RAID RAID等级需要硬盘数最小容错硬盘数可用容量性能安全性目的应用产业020n最高一个硬盘异常，全部硬盘即跟着异常追求最大容量、速度3D产业实时渲染、视频剪接高速缓存用途12总数的一半总容量的一半稍有提升最高追求最大安全性个人、企业备份104总数的一半总容量的

20、一半高安全性最高综合RAID 0/1优点，理论速度较快大型数据库、服务器531n-1高高追求最大容量、最小预算个人、企业备份642n-2比RAID 5稍慢安全性较RAID 5高同RAID 5，但较安全个人、企业备份RAID Comparison RAID Comparison RAID RAID 优缺点优缺点优点优点缺点缺点提高传输速率。2RAID通过在多个磁盘上同时存储和读取数据来大幅提高存储系统的数据吞吐量（Throughput）。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率。这也是RAID最初想要解决的问题。因为当时CPU的速度增长很快，而磁盘驱动器的数据传输速率无法大幅提高，所以需要有一种方案解决二者之间的矛盾。RAID最后成功了。通过数据校验提供容错功能。普通磁盘驱动器无法提