磁盘阵列技术基础培训.ppt

磁盘阵列技术基础培训,1、磁盘阵列基础知识2、磁盘阵列基础技术3、磁盘阵列术语概念4、磁盘阵列系统架构5、磁盘阵列配置案例,磁盘阵列基础知识什么是磁盘阵列,3块73G的物理磁盘,7块73G的物理磁盘,219GB逻辑盘组(3x73),511GB逻辑盘组(7x73),把磁盘的存储空间整合起来，形成大的连续的存储空间,磁盘阵列基础知识,1、存储基本架构有哪几种？各自的特点是什么？存储基本架构有DAS、NAS、SAN三种。DAS（Direct Attached Storage）：即“直接连接存储”优点操作维护简便，价格低廉；缺点分散式数据存储模式、不能集中管理。,LAN,直接附加内置存储,磁带库,JBOD,JBOD,SCSI,FC,SCSIFC,RAID,RAID,磁盘阵列基础知识,NAS：（Network Attached Storage）：即“网络连接存储”优点结构简单，配置、使用和管理非常方便，可实现跨平台的数据共享；缺点需要占用网络资源、应用局限性大。,磁盘阵列基础知识,SAN：（Storage Area Network）：即“存储区域网”优点强大的扩展性，多种存储设备的集中和新架构支撑下的集中数据应用方式；缺点成本较高，管理和维护难度较大。,磁盘阵列基础知识,2、常见的主机接口标准有哪些？SCSI（Small Computer System Interface）：即“小型计算机系统接口”标准。iSCSI（Internet SCSI），指通过TCP/IP协议传输SCSI指令和数据包的一种标准。iSCSI技术可以用TCP/IP网络组建SAN，即构筑在IP协议基础上的存储局域网。FC（FIBRE CHANNEL），用光纤通道进行网络数据传输的一种通用的接口标准。SAS(Serial Attached SCSI)，即“串行连接SCSI”标准，是新一代的SCSI技术，是并行SCSI接口之后开发出的全新接口技术。,磁盘阵列基础知识,各自的特点是什么？,磁盘阵列基础知识,3、常见的磁盘种类有哪些？各自的特点是什么？SATA（Serial-ATA）磁盘，即采用串行ATA接口技术的磁盘。目前的版本是SATA2.0，传输速率300MB/s。SAS(Serial Attached SCSI)磁盘，即采用串行连接SCSI接口技术的磁盘。目前的版本是SAS1.0，传输速率300MB/s，09年将推出SAS2.0。FC（FIBRE CHANNEL）磁盘，即采用光纤通道接口技术的磁盘。目前的版本是4Gb。特点：SATA磁盘：容量大，价格低、单端口设计可靠性差，并行处理能力差，故障率高SAS磁盘：SAS接口兼容SATA，双端口设计，具备并行处理能力，故障率低FC磁盘：技术成熟，稳定可靠，双端口设计，并行处理能力强，故障率低,磁盘阵列基础知识,4、IP-SAN和FC-SAN的优缺点比较，各自适用的应用环境是什么？IP-SAN适用环境：异地间的数据交换及容灾，备份，非关键应用的集中存储。FC-SAN适用环境：关键应用的集中存储、备份及容灾。,磁盘阵列基础知识,5、硬盘的主要技术指标有哪些？单碟容量（GB）平均寻道时间（ms）主轴转速（RMP）最大内部数据传输率(Mb/s)高速缓存(MB)平均无故障时间（MTBF,h）,磁盘阵列基础知识,容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位单碟容量：硬盘都是由一个或几个盘片组成的，单碟容量就是指包括正反两面在内的单个盘片的总容量 转速：即主轴马达转动速度，单位为RPM（Round Per Minute)，即每分钟盘片转动圈数缓存：是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部盘片和外部接口之间的缓冲器,磁盘阵列基础知识,平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间平均寻道时间：磁头寻找目标数据所在磁道所需的平均时间平均潜伏时间：当磁头移动到数据所在的磁道后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间数据传输率：内部数据传输率：数据从盘片表面传输到硬盘的缓存的速率外部数据传输率：数据从硬盘的缓存读出到外部总线的速率MTBF：MeanTimeBetweenFailure，平均无故障时间,磁盘阵列基础知识,6、FC磁盘、SAS磁盘、企业级SATA磁盘的性能对比（转速、平均无故障时间、平均寻道时间、持续读写速率、应用特点）,7、IOPS是什么？IOPS指标对哪些存储应用有关键影响？IOPS是存储设备每秒I/O的处理数量，通常有硬盘IOPS和Cache IOPS之分（真正有价值的是硬盘 IOPS）。IOPS指标对小数据、密集I/O应用有参考价值（如交易处理系统，Web应用，MAIL）,磁盘阵列基础知识,磁盘阵列基础知识,9、桌面级SATA硬盘与企业级硬盘的差异无故障时间（企业级硬盘是桌面级硬盘的23倍）可靠性：（企业级硬盘带ECC校验，桌面级硬盘不带）工作环境（企业级硬盘7X24,桌面级硬盘5X8）,磁盘阵列基础知识,10、什么是RAID？RAID技术有哪些常用的级别？RAID（Redundant Array of Independent Disks）：即“独立冗余磁盘阵列”技术。RAID技术将磁盘阵列中的多个磁盘组合为单一的虚拟磁盘，通过数据条带化、数据校验等方式提供数据存储的高性能和高可靠性。常见的RAID级别RAID 0（Striped Disk Array without Fault Tolerance，无差错控制的分块磁盘组）RAID 1（Mirroring，镜象结构）RAID 0+1（Mirroring and Striping）RAID 3（Striping with dedicated parity，带奇偶校验的并行传送）RAID 5（Striping with distributed parity，分布式奇偶校验的独立磁盘结构）RAID6（带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构）,1、磁盘阵列基础知识2、磁盘阵列基础技术3、磁盘阵列术语概念4、磁盘阵列系统架构5、磁盘阵列配置案例,磁盘阵列基础技术,数据跨盘（Spanning）技术RAID组技术 RAID0/1/3/5/6/10/30/50等可靠性和可用性技术虚拟磁盘（Virtual Disk）技术热备盘技术写cache技术,磁盘阵列基础技术数据跨盘技术定义,通常在磁盘中写入/读取连续数据都是在一个磁盘的不同扇区中连续写入或读取，这在数据写入和读取时就比较容易定位。在磁盘阵列中，为了提高磁盘的读写性能，通常把连续数据分成不同的段，交叉在不同磁盘中读写，这就是数据跨盘读写技术。,磁盘阵列基础技术 RAID技术,什么是RAID？RAID（Redundant Array of Independent Disks）：即“独立冗余磁盘阵列”技术。RAID技术将磁盘阵列中的多个磁盘组合为单一的虚拟磁盘，通过数据条带化、数据校验等方式提供数据存储的高性能和高可靠性。RAID技术有哪些常用的级别？RAID 0（Striped Disk Array without Fault Tolerance，无差错控制的分块磁盘组）RAID 1（Mirroring，镜象结构）RAID 0+1（Mirroring and Striping）RAID 3（Striping with dedicated parity，带奇偶校验的并行传送）RAID 5（Striping with distributed parity，分布式奇偶校验的独立磁盘结构）RAID6（带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构）,磁盘阵列基础技术 硬盘条带（Disk Striping,RAID 0）,硬盘条带的方法把数据同时写到多个硬盘，而不是只写到一个硬盘上。,磁盘阵列基础技术硬盘镜像（RAID 1）,硬盘镜像（RAID 1）是容错磁盘阵列技术最传统的一种形式，它最重要的优点是百分之百的数据冗余。,磁盘阵列基础技术条带加专用奇偶校验（RAID3）,使用一个专用的磁盘存放所有的校验数据，其它磁盘条带的数据读写操作，达到数据的冗余和提供高容错性能。,磁盘阵列基础技术分布奇偶校验（RAID5）,RAID 5把奇偶位信息分散分布在硬盘子系统的所有硬盘上。（而不是使用专用的校验盘）,磁盘阵列基础技术-Raid6,N,2,+,允许同时坏两块硬盘而不丢失数据,两种算法两次校验,RAID 6技术通过提供二份校验数据来弥补SATA硬盘的可靠性较低的弱点，使SATA盘阵的数据可靠性达到SAS盘阵甚至FC盘阵的级别。,磁盘阵列基础技术条带加镜像（RAID10）,数据从控制器分出两路，首先把数据做条带化，随后分出来的每一路数据再分两路，做Mirroring操作，即互做镜像。,磁盘阵列基础技术常用RAID级别的比较,专用奇偶位条带,磁盘阵列基础技术可靠性,可靠性：指的是硬盘在给定条件下发生故障的概率,磁盘阵列可以改善硬盘系统的可靠性。因为某一硬盘中的数据可以从其它硬盘的 数据中重新产生出来（例如RAID1/3/5/10等），所以很少会有机会使整个硬盘系统失效。硬盘子系统的可靠性因而大大改善了。,可用性：指的是硬盘在某种用途中可能用的时间,磁盘阵列基础技术可用性,冗余磁盘阵列允许单个硬盘出错，而继续正常工作。RAID组技术保证硬盘故障后的系统恢复时间也大大缩短。电源冗余控制器冗余链路冗余,磁盘阵列基础技术多路径端口链路Failover,2,主机I/O 转移到C1P1端口,1.控制器1发现线缆发生故障,3.主机选取新的通路LUN,磁盘阵列基础技术虚拟磁盘（Virtual Disk）技术,卷的三个层次：物理磁盘、虚拟磁盘和逻辑卷。要建立卷，首先要根据不同的RAID策略，采用一块或者多块物理磁盘组成虚拟 磁盘，然后在虚拟磁盘之上划出需要的空间建立卷。,物理磁盘是单个的物理磁盘设备，用来进行数据的读写。虚拟磁盘包含多个物理磁盘，并被作为一个实体来进行数据的读写。,磁盘阵列基础技术热备盘技术,如果其中的一个磁盘失效了，那么系统立刻自动采用未使用的磁盘顶替失效磁盘，进行镜像数据重构，这种机制称之为磁盘热备技术,磁盘阵列基础技术写cache技术（一）,写操作处理模式有两种：Write Back模式和Write Through模式。Write Back模式：,1.第一步，数据写入到 控制器CACHE,2.第二步，数据成功写入内部Cache之后就向主机返回数据已经写入到磁盘中，写操作完成,磁盘,3.第三步，数据从CACHE中刷新到磁盘中,停电、写入时硬盘故障等将导致数据不完整性能较大提升数据写入速度,磁盘阵列基础技术写cache技术（二）,Write Through模式:,1.第一步，数据写入到 控制器CACHE,3.第三步，数据成功写入到磁盘之后，向主机返回写操作完成信息，写操作完成,磁盘,2.第二步，数据从CACHE中刷新到磁盘中,数据不易丢失数据写入速度相比Write-Back较慢,1、磁盘阵列基础知识2、磁盘阵列基础技术3、磁盘阵列术语概念4、磁盘阵列系统架构5、磁盘阵列配置案例,磁盘阵列术语概念,JBOD逻辑盘双控（Duplexing）主机适配器（Host Adapter）Logical Unit Number(LUN)World Wide Name(WWN),磁盘阵列术语概念JBOD,在磁盘柜里包含了若干块磁盘无法提供磁盘故障冗余由独立的磁盘组成，不能有效提升磁盘的存取速度,JBOD(JustBundleOfDisks)“简单磁盘捆绑”,通常又称为Span。JBOD不是标准的RAID级别.Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起,从而提供一个大的逻辑磁盘,磁盘阵列术语概念逻辑盘(一),什么是系统逻辑盘?,7块73G的物理磁盘,511 GB 逻辑盘组(7x73),逻辑盘 0(200GB),逻辑盘“1(200GB),空闲的盘(111GB),通过RAID控制器，把磁盘阵列的存储容量分配给各主机操作系统，得到的磁盘驱动器,磁盘阵列术语概念逻辑盘(二）,多种逻辑盘并存一个盘组,逻辑盘 0,20GBRAID Level 0逻辑盘 1,50GBRAID Level 5逻辑盘 2,30GBRAID Level 0,3块物理磁盘（100G）组成一个盘组，3个逻辑盘,每个逻辑盘都有唯一的RAID等级在一个盘组里，有分别不等RAID等级的逻辑盘,磁盘阵列术语概念双控（Duplexing）,这里指的是用二个控制器来控制一台磁盘阵列。其中一个控制器发生故障，另一个控制器马上接管。并可实现同时工作。在图中，黑色硬盘代表分配给A控制器，由A控制器负责管理,磁盘阵列术语概念主机适配器（Host Adapter）,安装在服务器或工作站 PCI插槽上，与磁盘阵列连接，进行数据信号通信,iSCSI HBA Card,iSCSI 磁盘阵列,SCSI HBA Card,SCSI 磁盘阵列,FC HBA Card,FC磁盘阵列,千兆网线,SCSI线缆,光纤线缆,磁盘阵列术语概念Logical Unit Number(LUN),SCSI通过LUNs来进行设备的寻址,Host Adapter,ID 7,Controller,ID 1,Disk Drive,LUN 0,Disk Drive,LUN 1,Controller,ID 2,Disk Drive,LUN 0,Disk Drive,LUN 1,磁盘阵列术语概念World Wide Name(WWN),每一个设备的唯一标示就是World Wide Name(就像一个人的身份证，终身使用并不会修改)。光纤存储系统上的逻辑卷通过主机上的HBA卡（光纤通道卡）WWN号和主机建立连接。,10:00:00:60:69:00:60:02,生产厂商选择的16进制字符(Brocade选择1),FC标准预留,IEEE定义,生产厂商定义,使用的设备:交换机,磁,磁带机/库,HBA卡,Node WWN:,20:00:00:60:69:00:60:02,Port WWN:,生产厂商选择的16进制字符,设备有一个或多个端口:交换机,磁带机/库,HBA卡,1、磁盘阵列基础知识2、磁盘阵列基础技术3、磁盘阵列术语概念4、磁盘阵列系统架构5、磁盘阵列配置案例,磁盘阵列系统架构（一）,常见的磁盘阵列组成部分：,控制器,磁盘扩展柜,主存储,=,+,控制器模块,控制器和磁盘柜分离,控制器和磁盘柜一体,磁盘阵列系统架构（二）,磁盘阵列组成部分：控制器和磁盘柜分离,控制模组控制器,磁盘阵列系统架构（三）,磁盘阵列组成部分：控制器和磁盘柜一体 控制器模块磁盘柜扩展柜,磁盘阵列系统架构（四）,磁盘阵列扩展连接架构图,蓝线代表连接示意橙线代表光纤线缆扩展连接的时候，通过橙色的光纤线缆，控制器一采用从上往下的连接方式，控制器二采用从下往上的方式进行级联，从而避免了单台JBOD发生故障，导致整套系统发生故障。,控制器一 控制器二,磁盘阵列系统架构（五）,磁盘阵列系统连接-直接连接,Windows-Server HBA Card,Linux-Server HBA Card,磁盘阵列系统连接-网络连接,Windows-Server HBA Card,Linux-ServerHBA Card,磁盘阵列系统架构（六）,2台服务器,使用HBA卡，通过交换机，和磁盘阵列建立连接,磁盘阵列系统连接-Failover,Windows-Server HBA Card 1,Linux-ServerHBA Card 1,磁盘阵列系统架构（七）,HBA Card 2,HBA Card 2,2台服务器,分别装2块HBA卡，通过交换机，和磁盘阵列建立连接，当其中一条链路发生故障，通过故障切换软件，把数据切换到另一条链路上,1、磁盘阵列基础知识2、磁盘阵列基础技术3、磁盘阵列术语概念4、磁盘阵列系统架构5、磁盘阵列配置案例,IBM DS4700配置,使用网线连接PC机和DS4700的控制器，就可以通过Storage Manager对DS4700进行操作。,FAStT Storage Manager管理软件介绍,基于Java的GUI界面在线实时的管理、配置和维护故障恢复助手分析并帮助解决问题性能监视、SNMP配置事件监视和通知关键事件日志创建硬盘阵列，逻辑盘动态逻辑盘容量扩展动态RAID级别调整管理分配不同的逻辑盘到不同的主机HBA卡自检测工具：Recovery Guru,Controller Diagnostics,Read Link Status 支持从BOOTP，DHCP服务器获得IP管理地址FlashCopy、RemoteMirror 等高级特性,Storage Manager是DS4700磁盘阵列的管理工具，需要安装在pc客户端上，对磁阵进行配置，工具主要包含下面功能：,DS4700控制器IP,DS4700控制器默认出厂IP如下，当IP丢失时可以通过串口进行IP地址设置。DS4700随机带一根RS-232电缆和一端是TJ-6接口，另一端是9针串口的转接头将TJ-6插入Controller A的串口，另一端接到一台带有串口的终端机器串口上。,创建LUN,在PC机上选择“开始 所有程序 Storage Manager 9 Client Storage Manager 9 Client”。选择“Manual”。单击“OK”。,创建LUN,系统弹出“Add Storage Subsystem”对话框在“Fist Controller”文本框中输入Controller A的IP地址，在“Second Controller”中输入ControllerB的IP地址单击“Add”,创建LUN,Storage Manager开始连接磁盘阵列,创建LUN,连接成功后，系统弹出“Storage Subsystem Added”，询问用户是否需要连接另一个磁盘阵列，单击“No”,创建LUN,出现如图所示的窗口，可以看到刚连接成功的磁盘阵列。在 上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“Manage Storage Subsystem”。,创建LUN,系统显示磁盘个数和磁盘状态，从下图中可以看出，该磁盘阵列有16块磁盘,创建LUN,单击鼠标右键，选择“Create Logical Drive”,创建LUN,系统出现如图所示的窗口，表明该磁盘阵列有1,085,857GB的容量可供划分,创建LUN,单击“Next”，系统显示如下页面。在“RAID level”中选择“RAID1”，在“Drive Selection choices”中选择“Manual-select drives to obtain array capacity”。,创建LUN,单击“Next”，如下图1、在左边“Unselected drives”列表框中先选中一块磁盘1。2、按住“Ctrl”键，选择另外一块磁盘2。3、单击“Add”把选中的磁盘添加到右边“Selected drives（mirrored pair）”列表框中。4、重复上面的3个步骤把其他的4块磁盘增加到右边“Selected drives（mirrored pair）”列表框中。,创建LUN,单击“Calculate Capacity”，对硬盘容量计算，系统显示RAID组信息。,创建LUN,单击“Next”。系统显示“Logical Drive parameters”页面，如图下图所示。,1、输入新创建的LUN大小2、新创建的LUN名称,创建LUN,单击“Next”，自定义LUN的特性，如图所示。1、在“Logical Drive I/O characteristics type”中定义LUN的特性。如果该LUN主要给文件系统使用，则选择“File system(typical)”单选按钮；如果该LUN主要给数据库使用，则选择“Database”单选按钮。2、在“Preferred controller ownership”中选择相应的单选按钮，确定LUN所属的控制器。,创建LUN,单击“Next”。系统显示“Logical Drive-to-LUN Mapping”页面，如图所示。,选择“Default mapping”单选按钮。在“Host type(operating system)”中的下拉框中选择新建磁盘归属主机的操作系统，例如：AIX。,创建LUN,单击“Finish”。系统显示创建成功信息，如图所示。,至此，已创建一个RAID组（Array1）和一个LUN（1A）。如果需要创建一个RAID组（Array2），则单击“Yes”。如果不需要再创建RAID组，则单击“No”。,增加LUN,如果需要增加多个LUN，在“Free Capacity”上单击鼠标右键，选择“Create Logical Drive”。,增加LUN,系统显示“Introduction(Create Logical Drive)”页面，如图所示。,单击“Next”。系统显示“Logical Drive parameters”页面。输入磁盘信息，输入磁盘信息的操作步骤参考“创建LUN”的步骤,增加LUN,系统显示划分LUN的结果，如图所示。,创建热备盘,在Array Management视图中选择计划设置为热备的磁盘，右键单击选择“Hot Spare Coverage”，将激活创建热备盘向导,创建热备盘,选择默认值，单击“OK”完成热备盘创建,创建热备盘,创建完成热备盘，通过如图所示可以看见新建的热备盘。,LUN 映射配置,下面做LUN-TO-DRIVE 的映射配置，同前面建立RAID 阵列或LUN 而言，上述过程是磁盘的物理配置过程。下面的LUN 到主机的映射是一个逻辑过程。单击Mapping View 后,右击defalult group,选择定义主机组蓝色框,LUN 映射配置,自己定义一个主机组,LUN 映射配置,定义完成主机组后,右击定义主机,LUN 映射配置,选择LUN 映射配置,出现如下界面,单击左侧相应于主机的FC 卡的WWN 号,单击ADD，并点击EDIT,LUN 映射配置,定义主机别名，为便于记忆，我们选择主机名与HBA 卡的位置号做为区分。分主机的两个HBA 卡设置别名。,LUN 映射配置,右击 default group,选择增加mapping,将LUN 映射到主机端口后显示如下.至此DS4700 的配置完成。,LUN 映射配置,可以在“Defined Mappings”中，选择具体硬盘，鼠标右键“Chenge Mapping”或者“Remove Mapping”，对已完成的硬盘映射进行修改或删除。,磁阵开关机,1、DS4700 关机1 关闭 服务器。2 关闭 DS4700 的控制器电源3 关闭 DS4700 的EXP 磁盘扩展柜电源。2、DS4700 开机1 打开 DS4700 的EXP 磁盘扩展柜电源2 打开 DS4700 的控制器电源3 打开服务器,Thanks for your time,感谢您的时间和聆听,