磁盘阵列安全存储管理.ppt

1、China Unix User Group,存储网络,培训提纲,存储技术概述 盘阵阵列 存储架构 应用案例介绍,培 训 顺 序,磁盘阵列安全存储技术,数据是企业最重要的资产 1.相对于价格昂贵的计算机系统、网络设备和应用软件，实际上更至关重要的是用户的数据. 2.确保对数据的有限利用已成为所有工作正常运行的先决条件之一 3.如何有限管理存储在IT战略中扮演越来越重要的角色。,快速增长的全球存储市场,RAID磁盘阵列的基本概念,RAID Redundant Array of Inexpensive Disks “廉价磁盘冗余阵列”。磁盘阵列是由许多硬盘按一定的规则组成的一个快速、高可靠、超大容量

2、以及超强I/O吞吐能力的智能存储系统。它在阵列控制器的管理和控制下，实现快速、并行或交叉存取，并有较强的容错能力。从主机的观点看，磁盘阵列虽然是由几个甚至是上百个盘组成，但仍可以认为是一个单一的磁盘。,使用RAID磁盘阵列的优点,可以将许多磁盘用一个逻辑盘来表示 可以将数据分割成许多条带（strips）存储在多个盘上，这样并行读写这些盘上的数据提高了磁盘的访问速度。 Raid 技术中使用冗余技术，保证了数据的安全可靠性，减少了大量的手工维护。,RAID 技术概述, Raid 方式 软Raid和硬Raid RAID级别 Raid 0 Raid 1 Raid 10 Raid 01 Raid 3 R

3、aid 5,JBOD Just a Bunch of Drives,RAID BOX (带控制器的磁盘柜） JBOD （磁盘柜）,RAID 0,Disk Stripping without parity,RAID 1 Disk Mirroring,RAID 0+1 Disk Striping with Mirroring,RAID 3 磁盘条带化并具有专用校验盘,RAID 5 磁盘条带化并具有分布式校验,各RAID级性能比较,RAID 10,RAID 30,RAID 50,磁盘阵列的术语,物理驱动器 （Physical Drives） 逻辑驱动器 （Logical Drives）,磁盘阵列的术

4、语,逻辑卷 （Logical Volume）,磁盘阵列的术语,备用驱动器 （Spare Drives） 本地备用驱动器,磁盘阵列的术语,备用驱动器 （Spare Drives） 全局备用驱动器,磁盘阵列的高速缓存写策略,对于磁盘阵列高速缓存写策略分为： writethru（直写） writeback （回写） 。,Write back方式,缓存回写技术 当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据保存在高速缓存中并立即报告主机该数据的写入工作已完成。该数据写入到阵列硬盘的工作由阵列控制器完成，该数据可继续存放在高速缓存中直到高速缓存满、要为新数据腾出空间而必须刷新时

5、或阵列需停机时，控制器会及时将该数据从高速缓存写入阵列硬盘中。 这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程的完成，即可处理下一个读写任务，这样，主机的读写效率大为增加,Write Through方式,Write through方式： 当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据直接写入到硬盘上并立即报告主机该数据的写入工作已完成。 盘阵工作在写策略为through时，缓存大小对RAID的性能影响很小，只有当写策略改为back时，缓存的作用才会发挥出来。,磁盘阵列的分类,一 主机通道方式划分 1。SCSI接口磁盘阵列 通过SCSI通道同主机进行连接 2。光纤

6、接口磁盘阵列 通过光纤线连接到计算机的光纤卡上 二 机箱的样式划分 1。塔式磁盘阵列 2。卧式磁盘阵列,SCSI接口磁盘阵列,SCSI接口磁盘阵列是指主机接口为SCSI的磁盘阵列。 SCSI磁盘阵列内部磁盘通道可以采用SCSI或SATA等接口 SCSI阵列全貌：,SCSI接口磁盘阵列,1. SCSI（Small Computer Systems Interface）是一种工业标准的总线接口，是计算机和磁盘阵列的主要接口之一。 2。SCSI适配器用于把磁盘，磁带和CD-ROM驱动器连接到系统。 3。目前使用的SCSI适配器有不同的标准，因此我们要配置合适的适配器,SCSI接口磁盘阵列,SCSI适

7、配器的分类： 1。按SCSI接口的大小划分： NARROW SCSI 窄口SCSI，50针，可串接7个SCSI设备。 WIDE SCSI： 宽口SCSI，68针，可串接15个SCSI设备。 2。 按电平方式划分为： 单端 (Single Ended)，SCSI电缆不超过6米。 差分 (Differential)，SCSI电缆不超过25米。,SCSI磁盘阵列的内部结构,SCSI磁盘阵列的内部结构,冗余控制器阵列结构,冗余控制器工作原理,SCSI磁盘阵列特性, 一个或两个智能控制器; 控制器使用高性能的CPU； 一个或多个SCSI主机通道； 支持多种SCSI接口方式; 有较大的高速缓存； 操作界面

8、可以是LCD和RS232终端； 配置以太网口，便于远程维护。在远程维护时可以通过 telnet到阵列进行维护 电源，风扇，通道，控制器和磁盘全冗余设计； 电源电压，温度，硬盘故障等多种性能检测； 故障后自动重建； 采用多种容量的硬盘，最大配置容量可达数个TB。,各类SCSI版本带宽速率比较,故障盘阵的数据在线重建,自动重建 当逻辑盘中的一个硬盘出现故障时，如果有备用盘存在，控制器将自动进行重建。,光纤阵列的级联,对于数据量庞大的系统，一个磁盘柜远远不能满足实际存储空间的需要。需对磁盘柜进行级联扩展。 扩展有两种结构： 1。带控制器的RAID BOX进行级联扩展 2。独立的RAID控制器,带控制

9、器的RAID BOX的扩展,独立的RAID控制器扩展,存储网络,DAS (直接连接存储) NAS (网络连接存储) SAN (存储局域网) ISCSI （IP SAN） 第四代存储 ： 虚拟存储,典型的DAS结构,典型的NAS结构,典型的SAN结构,NAS存储系统,NAS存储系统,NAS技术,NAS是Network Attached Storage的简称。 NAS是网络技术在存储领域的延伸和发展，数据以文件的形式按照网络协议在客户机与存储设备之间流动，它可以利用NFS实现异构平台的客户机对数据的共享，集成在存储设备内的专用文件服务器提高了文件传输的I/O速度。在NAS存储结构中，存储系统不再通

10、过I/O总线附属于某个服务器或客户机，而直接通过网络接口与网络直接相连，由用户通过网络访问。 NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备，其作用类似于一个专用的文件服务器。与传统以服务器为中心的存储系统相比，数据不再通过服务器内存转发，直接在客户机和存储设备间传送。NAS设备是直接连接到以太网的存储器，并以标准网络文件系统如NFS、SMB/CIFS over TCP/IP接口向客户端提供文件服务。 NAS设备向客户端提供文件级的服务。但内部依然是以数据块的层面与它的存储设备通讯。文件系统是在这个NAS 存储器里。,网络连接存储-NAS,网络连接存储 服务器 网络接口 支持TCP/IP、NFS、C

11、IFS协议,NAS技术的特点,存储设备通过文件服务器与主机连接 采用IP协议(CIFS+NFS) 支持异构主机主机平台 文件系统共享 千兆以太网实际数据传输速率为40MB/s 在线增加服务器,NAS技术的限制,磁盘数据传输效率低,随业务量增长呈急剧下降.由于碰撞监听机制的制约,平均数据传输速率低.IP的数据帧耗费大量资源. 扩展时,系统性能下降较多 数据系统或服务器系统扩展时需不断增加NAS子系统,扩展能力弱 市场发展呈下降趋势 高速备份系统不易实现 高可用性问题,SAN光纤网络,SANStorage Area Network 存储局域网络 SAN是专门连接存储外围设备和服务器的高速光纤存储网

12、络。SAN独立于应用服务器网络系统之外，采用高速的光纤通道作为传输媒介，以SCSI-3协议作为存储访问协议，将存储系统网络化，实现高速共享存储。它代表了存储技术现在和未来的发展趋势。 SAN技术面向大容量数据多服务器的高速处理，包括高速访问，安全存储，数据共享，数据备份，数据迁移，容灾恢复等各个层面，对图书馆的数据、电子资源的存储、利用有着重要的实用价值。SAN结构的网络存储系统可以整合图书馆以前购买的SCSI存储设备和服务器，只要在PCI插槽上插上两块光纤适配卡（或者桥接器），用光纤连接到SAN的光纤交换机上，就可以非常方便地连入SAN。这为多数图书馆在购置SAN之前，以前设备何去何从，省去

13、很多担心，节约了成本，提高了设备利用率。 SAN是独立出一个数据存储网络，网络内部的数据传输率很快，但操作系统仍停留在服务器端，用户不是在直接访问SAN的网络，因此这就造成SAN在异构环境下不能实现文件共享。另外，虽然目前市场主要的SAN解决方案提供商有Compaq、SUN、IBM、EMC等若干家，但尚无SAN接口技术的国际标准。,SAN的特点,将存储网络独立于应用系统,不占用应用网络,充分发挥存储网络的优势,更高的带宽(200MB/s). 磁盘数据传输效率高(FC+SCSI) 存储设备直接连接存储网络,支持多服务器的集群. 高度集中的存储管理能力 数据完全共享 高可靠性 最佳的备份解决方案(

14、LAN Free ;Server Free) 存储空间的无缝扩展能力强 不但可以连接光纤通道设备而且可以连接SCSI设备,SAN的组件和设备,一个SAN系统由三个基本元素组成： 发起设备 在SAN中主动搜索目标设备并与之交互作用的设备，如服务器和工作站。 目标设备 即存储设备：磁带机、磁带库、JBOD、RAID等。 互连设备 SAN系统中最重要的组件就是互连设备，即光纤交换机，它是构成SAN系统的基础。其它还有集线器和路由器等。,SAN系统的组成元素,入门级交换机：提供8-16个网口；价格低，即插即用；替代集线器。 可扩展的光纤交换机：若干交换机互连在一起，形成一个大型的、虚拟的、具有分布式优

15、点的交换机。这样由许多交换机组成的Fabric,看起来就象是一个由单独的交换机组成的Fabric。 核心级光纤交换机：大型的、用于电信级环境的光纤交换机。它具有上百个端口；2Gbps或更高的带宽；具有高级光纤服务（如安全性、中继线和帧过滤）。,光纤交换机基本类型,自配置端口 交换机级连 提供1Gbps或2Gbps传输速度，并具有自感应速度检测 网口可以支持一个单个节点或多个节点的共享段，即可以连接Fabric设备和仲裁环设备。 多个网口可以提供更高的带宽 在switch口之间可以进行分区,实现虚拟专用网络 提供串口和以太网口，进行管理,光纤交换机主要特性,HBA用来将服务器连接到网络上，将系统

16、中的SCSI命令映射到网络中的FC帧。HBA的范围从低端的、只有环路的设备到高端的、多路的光纤结构的多路适配卡。 HBA支持的协议：存储：SCSI-FC；网络：IPFC HBA支持1Gb/s或2Gb/s的速度。 支持不同的操作系统:Windows NT， Unixware，Novell，Netware，AIX，OS2，Solaris，MAC,主机总线适配器（HBA）,FC-SCSI桥接器,光纤通道到SCSI的转换设备 有两种模式的桥接器主机模式和存储模式。 主机模式用于将服务器通过SCSI接口连接到光纤通道上 存储模式用于将磁带设备和磁盘设备连接到光纤通道上使得SAN上的服务器访问这些设备,光

17、纤传输介质有两种：铜芯线和光纤。 铜芯线通常是150欧姆的铜芯双绞线；铜缆采用无源收发器传输距离为13米，采用有源收发器传输距离为30米。铜芯线最常用的是DB-9接头。 光纤分单模光纤和多模光纤； 单模光纤最大传输距离为10千米，多模光纤为300-500米。 光纤连接器,光纤传输介质,千兆位接口转换器(GBIC),工业标准收发器称为GBIC 优点： 热插拔。加强了在线配置。 扩展性和模块化结构满足对于连接长度和介质类型的要求 全速达到1.0625Gbps FC数据传输率 灵活性, 广泛用于gigabit/s存储连接 几种不同类型的GBIC,系统开机顺序,开启JBOD磁盘柜电源开关； 开启RAI

18、D磁盘柜电源开关； 开启其它存储设备（如光纤交换机）； 开启主机； 注意： 用户的供电系统必须满足存储系统设备的供电要求，任何不符合设备需求的供电输出都会造成存储系统的不正常工作，甚至毁坏设备！ 用户在第一次启动设备电源开关前，务必核实每一设备的供电需求！,系统关机顺序,关闭主机 关闭交换机 关闭RAID 磁盘柜 关闭JBOD 磁盘柜,磁盘阵列配置前的准备工作,在配置RAID系统前应做好如下的准备工作： （1）把物理硬盘安装到磁盘阵列中。 （2）给磁盘阵列加电，检查物理硬盘的安装是否正常。 （3）确定这些硬盘将被分成多少个逻辑盘。 （3）根据需求、容量、可用性和性能来确定RAID级。 （4）是

19、否留有备份盘。,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法： 1、分区制zoning 2、逻辑单元值(LogicalUnitNumber)掩码,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法分区制zoning 分区制是一种分区方法。通过该方法，一定的存储资源只对于那些通过授权的用户和部门是可见的。一个分区可以由多个服务器、存储设备、子系统、交换机、HBA和其它计算机组成。只有处于同一个分区的成员才可以互相通讯。 分区制往往在交换级来实现。根据实现方式，可以分为两种模式，一为硬分区，一为软分区。硬分区是指根据交换端口来制定分区策略。所有试图通过未授权端口进行的通讯均是被禁止的。由于硬分区是在

20、系统电路里来实现，并在系统路由表中执行，因此，较之软分区，具有更好的安全性。,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法分区制zoning 在光纤通道网络中，软分区是基于广域命名机制的(WWN)的。WWN是分配给网络中光纤设备的唯一识别码。由于软分区是通过软件来保证在不同的分区中不会出现相同的WWNs，因此，软分区技术比硬分区具有更好的灵活性，特别是在网络配置经常变化的应用中具有很好的可管理性。,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法LUN掩码 一个LUN就是对目标设备(如磁带和磁盘阵列)内逻辑单元的SCSI识别标志。在光纤通道领域，LUN是基于系统的WWN实现的。 LUN掩码技术

21、是将LUN分配给主机服务器，这些服务器只能看到分配给它们的LUN。如果有许多服务器试图访问特定的设备，那么网络管理者可以设定特定的LUN或LUN组可以访问，从而可以拒绝其它服务器的访问，起到保护数据安全的目的。不仅在主机上，而且在HBA、存储控制器、磁盘阵列、交换机上也可以实现各种形式的LUN屏蔽技术。,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法分区制和LUN技术 将分区制和LUN技术与其它的安全机制共同运用到网络及其设备上的话，对网络安全数据安全将是非常有效的。,SAN存储网络配置,实现SAN数据安全访问方法LUN技术实现 在一个磁盘阵列中将世界通用名称（WWN）和一个逻辑单元序号关联起

22、来，是在SAN中实现数据安全的一个方法。在你的服务器中每一个连接到SAN的HBA都有一个WWN。 可以将WWN分配给特定的LUN，从而即使在SAN组织中没有实现分区，也只有特定的HBA可以访问特定的LUN，这通常叫做“LUN屏蔽”。,SAN存储网络配置,LUN技术实现HBA介绍 HBA，全称FC HBA，也就是Fibre Channel Host Bus Adapter 和以太网卡的MAC地址一样，HBA上也有独一无二的标识，这就是WWN（World Wide Name）。 HBA上的WWN有两种： Node WWN（WWNN）：每个HBA有其独有的Node WWN Port WWN（WWPN

23、）：HBA卡上每个port有其独一无二的Port WWN。由于通讯是通过port进行的，多数情况下需要使用WWPN而不是WWNN。 WWN的长度为8bytes，用16进制表示并用冒号分隔。例如：50:06:04:81:D6:F3:45:42,SAN存储网络配置,LUN技术实现如何查询HBA卡号 在HPUX下，使用以下方式可以查询到主机的HBA wwpn号： 1,列出HP机上连接的光纤卡设备: # ioscan -fnC fc Class I H/W Path Driver S/W State H/W Type Description = fc 0 0/3/1/0 fcd CLAIMED INT

24、ERFACE HP A6826-60001 2Gb Dual Port PCI/PCI-X Fibre Channel Adapter (FC Port 1) /dev/fcd0 fc 1 0/3/1/1 fcd CLAIMED INTERFACE HP A6826-60001 2Gb Dual Port PCI/PCI-X Fibre Channel Adapter (FC Port 2) /dev/fcd1 由此图可以看到,/dev/fcd0和/dev/fcd1是两个光纤卡,SAN存储网络配置,LUN技术实现如何查询HBA卡号 2, 查看光纤卡的WWN号 # fcmsutil /dev/fcd0 Vendor ID is = 0 x001077 Device ID is = 0 x002312 PCI Sub-system Vendor ID is = 0 x00103c PCI Sub-system ID is = 0 x0012ba P