《网络工程规划与设计》第五章.ppt

第5章 网络存储与备份设计,【本章要点】通过本章学习，使读者了解传统存储技术、网络附加存储、存储区域网络、ISCIS在存储技术，以及各种存储技术的差异。基本掌握NAS存储技术与SAN存储技术方案设计。基本掌握备份与恢复的概念、类型及技术，备份设备和介质的选择，备份软件的选择及方案选择。掌握Windows2000服务器的数据备份、还原、系统修复与磁盘容错技术。,5.1网络存储技术,网络存储技术（Network Storage Technologies）是基于数据存储的一种通用网络术语。网络存储结构大致分为三种：直连式存储（DAS：Direct Attached Storage）、网络存储设备（NAS：Network Attached Storage）和存储网络（SAN：Storage Area Network）。,传统存储技术,目前在各类网络中普遍采用的数据存储模式是DAS，英文全称是Direct Attached Storage。中文翻译成“直接附加存储”，也可称为SAS（Server-Attached Storage，服务器附加存储）。,图5.1 DAS典型结构,网络附加存储技术,（网络存储设备（NAS）：NAS 是一种采用直接与网络介质相连的特殊设备实现数据存储的机制。NAS是英文“Network Attached Storage”的缩写,中文意思是“网络附加存储”。,图5.2典型的NAS的网络结构,1.办公自动化NAS解决方案2.税务NAS解决方案3.广告NAS解决方案4.教育NAS解决方案5.医疗数据存储NAS方案6.制造业NAS解决方案,NAS具备以下优点：（1）NAS提供了一个高效、低成本的资源应用系统。由于NAS本身就是一套独立的网络服务器，可以灵活地布置在网络的任意网段上，提高了资源信息服务的效率和安全性，同时具有良好的可扩展性，且成本低廉。（2）提供灵活的个人磁盘空间服务。NAS可以为每个用户创建个人的磁盘使用空间，方便查找和修改自己创建的数据资料。（3）提供数据在线备份的环境。NAS支持外接的磁带机，它能有效地将数据从服务器中传送到外挂的磁带机上，保证数据安全、快捷备份。（4）有效保护资源数据。NAS具有自动日志功能，可自动记录所有用户的访问信息。嵌入式的操作管理系统能够保证系统永不崩溃，以保证连续的资源服务，并有效保护资源数据的安全。,NAS的不足：（1）在拥有相同的存储空间时，它的成本比DAS要高很多。（2）对于数据库存储和Exchange存储这种要求高使用率的任务来说，不是很适合。（3）获得数据的最大速率受到连接到NAS的网络速率的限制。（4）在存储基础设施中存在潜在的结点故障的可能。,存储区域技术,存储网络（SAN）：SAN 是指存储设备相互连接且与一台服务器或一个服务器群相连的网络。其中的服务器用作 SAN 的接入点。在有些配置中，SAN也与网络相连。SAN中将特殊交换机当作连接设备。它们看起来很像常规的以太网络交换机，是SAN中的连通点。SAN 使得在各自网络上实现相互通信成为可能，同时并带来了很多有利条件。,存储区域技术,图5.3 SAN结构图,SAN优点：（1）高可用性，高性能。（2）便于扩展。由于SAN具有网络的特点，因此其存储具有几乎无限的扩展能力，可以满足企业数据的快速增长。（3）可实现高效备份。通过支持在存储设备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。SAN缺点：价格昂贵,使用光纤信道的情况下，合理的成本大约是1千兆或者两千兆大概需要五万到六万美金。结构较复杂。,5.1.4 NAS与SAN的比较,5.1.5 ISCSI技术,iSCSI技术是一种由IBM公司研究开发的，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集，这种指令集合可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。iSCSI技术是一种新储存技术，该技术是将现有SCSI接口与以太网络（Ethernet）技术结合，使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换资料。,5.1.5 ISCSI技术,iSCSI从架构上可以分为4种类型的架构1.控制器架构 区分一个设备是否是控制器架构，可从以下方面考虑：（1）、是否双控：除了一些早期型号或低端型号外，高性能的iSCSI存储一般都会采用active-active的双控制器工作方式。控制器为模块化设计，并安装在同一个机箱内，非两个独立机箱的控制器。（2）、缓存：有双控制器缓存镜像、缓存断电保护功能。（3）、数据校验：采用专用硬件校验和数据传输芯片，非依靠普通CPU的软件校验，或普通RAID卡。（4）、内部结构：打开控制器架构的设备，内部全部为无线缆的背板式连接方式，各硬件模块连接在背板的各个插槽上。,2.iSCSI连接桥架构整个iSCSI存储分为两个部分，一个部分是前端协议转换设备，另一部分是后端存储。结构上类似NAS网关及其后端存储设备。前端协议转换部分一般为硬件设备，主机接口为千兆以太网接口，磁盘接口一般为SCSI接口或FC接口，可连接SCSI磁盘阵列和FC存储设备。通过千兆以太网主机接口对外提供ISCSI数据传输协议。后端存储一般采用SCSI磁盘阵列和FC存储设备，将SCSI磁盘阵列和FC存储设备的主机接口直接连接到iSCSI桥的磁盘接口上。,3.PC架构 可以理解为存储设备建立在PC服务器的基础上。即就是选择一个普通的、性能优良的、可支持多块磁盘的PC（一般为 PC服务器和工控服务器），选择一款相对成熟稳定的iSCSI target软件，将iSCSI Target软件安装在PC服务器上，使普通的PC服务器转变成一台iSCSI存储设备，并通过PC服务器的以太网卡对外提供iSCSI数据传输协议。,4.PC+NIC架构 PC+iSCSI Target软件方式是一种低价低效比的解决方案，另外还有一种基于PC+NIC的高阶高效性iSCSI 方案。（1）硬件成本低：（2）操作简单，维护方便：（3）扩充性强：（4）带宽和性能：,5.2网络存储系统设计,中小型网络存储技术 市场上的存储系统主要有三种模式：DAS、NAS和SAN。无论哪种存储技术，中小企业看重的性价比和易用性。从目前市场规模来看，DAS仍然是存储市场的主力。1.与现有应用系统的兼容性2.存储系统未来升级与发展3.选用DAS的场合,在很多情况下，DAS是一种理想的选择：（1）如果你的存储系统中需要快速访问，但是公司目前还不能接受最新的SAN技术的价格时或者SAN技术在你的公司中还不是一种必要的技术时，这是一种理想的选择。（2）对于那些对成本非常敏感的用户来说，在很长一段时间内，DAS将仍然是一种比较便宜的存储机制。当然，这是在只考虑硬件物理介质成本的情况下才有这种结论。（3）在某些情况下，存储系统必须直接连接到应用服务器，如双机容错。（4）数据库服务器和应用服务器需要直接连接到存储系统，如Web、E-mail、OA等应用服务器。,4.网络存储首选NAS NAS的特点是以其流畅的机构设计，具有突出的性能：移除服务器 I/O 瓶颈：简便实现 NT与UNIX下的文件共享：简便的设备安装、管理与维护：按需增容，方便容量规划：高可靠性。NAS可直接连入以太网络，非常适合中小企业在现有网络环境下解决存储问题。,5.慎选SAN和iSCSISAN侧重于很高的可靠性、安全性以及很强的容错能力，只有当数量非常大，并要求在存储资源和服务器之间建立直接的数据连接的高速网络时，才应考试采用SAN。考虑到其昂贵的价格、复杂的管理以及还未完全解决的兼容性、互操作性问题，中小企业尽量不要选择这种存储模式。iscsI在IP网络上应用SCSI协议，集NAS和SAN的优点于一身，非常适合中小企业的网络存储。但是，作为新技术，它目前还未完全成熟，只有在千兆位以太网的基础上才能够更好发挥也它的优势。因此，对于大多数中小企业来说，这种网络存储架构还只能是未来选择的方向。,6.DAS、NAS、SAN与iscsI的比较,5.2.2 NAS存储案例,NAS的典型案例一：1.用户现状 某银行原有26台IBM RISC/6000小型机，由于购买时间较早，每台机器的硬盘容量都不大，随着各个部门业务量的不断增加，急需扩展存储容量，并实现新业务数据资源在Unix与Windows NT上的共享。2.需求分析 3.系统设计 NetApp解决方案4.可选的解决方案,NAS的典型案例二：1用户现状 某ISP信息网原邮件服务器采用某公司小型机及其磁盘阵列组，邮件服务器每日处理邮件能力不足3000封，每日早晨上班和下午下班使用邮件高峰都会出现发送邮件队列堵塞。2需求分析3系统设计4可选的解决方案（1）IBM NAS解决方案（2）HP NAS解决方案（3）Sun NAS解决方案（4）Vertias NAS解决方案,5.2.3 SAN存储案例,SAN的典型案例一：1.需求分析2.方案设计3.方案说明SAN的典型案例二：1.业务的主要数据特性 2.用户状况 3.需求分析 4.系统设计,图5.4 存储区域网络拓扑结构,图5.5扩容后的存储区域网拓扑结构,5.3数据备份与恢复,备份与恢复的概念备份（Backup）：存储在非易失性存储介质上的数据集合，这些数据用来进行原始数据丢失或者不可访问条件下的数据恢复。为了保证恢复时备份的可用性，备份必须一致性状态下通过拷贝原始数据来实现。数据备份是指为防止系统出现硬件故障、软件错误、人为误操作等造成数据丢失，而将全部或部分原数据集合复制到其他的存储介质中。网络备份一般通过专业的数据存储管理软件结合相应的硬件和存储设备来实现。,数据备份的类型,数据备份的类型大致上分为以下几种：（1）完全备份：（3）差异备份：（2）增量备份：,网络存储备份技术,1.主要架构 Host-Based 备份2.LAN-Based 备份3.LAN-Free 备份4.Server-Less 备份5.Zero-Impact 备份6.WAN-Based 备份7.SAN和NAS结合备份,5.4中小型网络数据备份,备份设备和介质1.磁盘2.磁带3.光盘,常用的备份介质有以下几种：1.DAT（digital audio tape）技术 2.LTO（linear tape open）技术 3.DLT（digital linear tape）技术 4.Super DLT（SDLT）技术,产品的选择1.支持异构存储2.操作和治理智能化3.体积与性能兼顾 4.技术服务优,备份软件1.NetBackup2.NetWorker3.IBM Tivoli,数据备份方案,1.办公室的数据备份2.小型网络的数据备份3.中小型网络数据备份4.大中型网络数据备份,综合练习五,1.画图描述DAS存储模式，并说明其优缺点。2.画图描述NAS存储模式，并说明其优缺点。3.画图描述SAN存储模式，并说明其优缺点。4.iSCSI是一个什么样的存储技术？说明其应用特点。5.谈谈选用DAS、NAS、SAN应分别在哪些场合。6.试比较完全备份、增量备份和差异备份的特点。,备份软件的使用（1）实训目的：了解现在系统备份软件的功能和特点。（2）实训资源、工具和准备工作：已安装和配置好了Windows 2000 Server系统。（3）实训内容：Windows 2000的数据备份操作。（4）实训结束后写出实训报告。,实训五 备份软件的使用,