华为和赛门铁克培训--存储基础知识(1).ppt
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1、华为赛门铁克售前工程师培训教材存储产品,存储系列产品,课程目录,存储基础知识,存储产品介绍,1,2,3,技术建议书的制作,4,配置报价介绍,5,存储产品综合解决方案,6,竞争分析,课程目标,了解存储基础知识 掌握存储系列产品的特性和规格 掌握技术建议书的制作要点 了解存储产品报价及解决方案,存储系列产品,课程目录,存储基础知识,存储产品介绍,1,2,3,技术建议书的制作,4,配置报价介绍,5,存储产品综合解决方案,6,竞争分析,存储基础知识,1.1存储组网形态1.2存储接口技术1.3RAID1.4 磁盘的热备与重构1.5 存储冗余1.6 快照与复制1.7 备份基础知识1.8 远程容灾基础知识,
2、传统计算机存储系统的问题,计算机存储系统,传统计算机存储系统的局限性:硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位,难满足大容量需求 单个硬盘存放数据,数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储,数据分散,外部磁盘阵列的产生,早期外部存储系统,传统计算机存储系统的局限性:硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位,难满足大容量需求 单个硬盘存放数据,数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储,数据分散,CPU,硬盘,RAM,Server,SCSI卡,JBOD(Just Bound Of Disk),智能磁盘阵列的产生,控制器中包含RAID功能、大容量Cache,同时使得磁盘阵列具有多种实
3、用的功能,配置专用管理软件进行配置管理,传统计算机存储系统的局限性:硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位,难满足大容量需求 单个硬盘存放数据,数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储,数据分散,CPU,硬盘,RAM,Server,SCSI卡,控制器,存储网络的产生,SCSI电缆最长支持25米FC光纤连接距离可达10公里至100公里,Server,HBA卡,传统计算机存储系统的局限性:硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位,难满足大容量需求 单个硬盘存放数据,数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 本地存储,数据分散,存储网络的基本形态,DAS(Direct Attached St
4、orage)NAS(Network Attached Storage)SAN(Storage Area Network),网络存储几种常见类型,DAS(Direct Attached Storage),存储设备(RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库)直接连接到服务器;传统的、最常见的连接方式,容易理解、规划和实施;没有独立操作系统,不能提供跨平台的文件共享,各平台下数据需分别存储;各DAS系统之间没有连接,数据只能分散管理;备份软件不能离开服务器支持;DAS的前期投资比较少;,文件服务器,存储设备,应用服务器,存储设备,数据库服务器,存储设备,LAN,数据流,数据流,数据流,NAS(Netwo
5、rk Attached Storage),NAS本身装有独立的OS,通过网络协议可以实现完全跨平台共享,支持WinNT、Linux、Unix等系统共享同一存储分区;NAS可以实现集中数据管理;一般集成本地备份软件,可以实现无服务器备份功能;NAS系统的前期投入相对较高。NAS内每个应用服务器通过网络共享协议(如:NFS、CIFS)使用同一个文件管理系统;NAS关注应用、用户和文件以及它们共享的数据;磁盘I/O会占用业务网络带宽。,文件服务器,应用服务器,NAS存储设备,LAN,数据流,数据流,SAN(Storage Area Network),高可用性,高性能的专用存储网络,用于安全的连接服务
6、器和存储设备并具备灵活性和可扩展性;SAN对于数据库环境、数据备份和恢复存在巨大的优势;SAN是一种非常安全的,快速传输、存储、保护、共享和恢复数据的方法。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,用户不直接访问SAN的网络;SAN关注磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构;,文件服务器,应用服务器,存储设备,LAN,数据流,SAN,存储设备,存储设备,数据流,存储网络的三种形态比较,存储基础知识,1.1存储组网形态1.2存储接口技术1.3RAID1.4 磁盘的热备与重构1.5 存储冗余1.6 快照与复制1.7 备份基础知识1.8 远程容灾基础知识,
7、常见存储接口技术,存 储 接 口,IDE/ATA,SATA,FC,SAS,SCSI,IDE/ATA接口概述,IDE(IntegratedDriveElectronics,电子集成驱动器)它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。IDE仅代表第一代的IDE标准,随着其接口技术的飞速发展,引入了许多新技术使这一IDE接口标准得到了质的飞跃,并且引入了新的名称,如ATA(AdvancedTechnologyAttachment,高级技术附加装置),电源接口,M/S跳线头,40-pin 公接头,SCSI接口概述,SCSI(Small Computer System Interfac
8、e,小型计算机系统接口)它不是专门为硬盘设计的,而是一种总线型的系统接口。SCSI硬盘性能优异,可靠性高,多应用于中高端存储领域。单个设备连接的电缆长度可达25m,用于两个或多个设备的电缆长度可达12m。支持多达16个设备连接,双通道可达32个设备。,SATA接口概述,SATA(SerialATA,串行ATA)采用连续串行的方式传输数据。在同一时间点内只会有1位数据传输。SATA的线缆采用7针的细线缆,容易弯曲,易于散热。SATA硬盘的连接采用点对点方式,每个通道1个硬盘。SATA硬盘可支持热插拔。SATA接口支持300MB/s的传输速率。SATA接口使用的线缆长度可达1m。,SAS接口概述,
9、SAS是新一代的SCSI技术,和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性,提供与SATA硬盘的兼容性。SAS接口有四路通道,按3Gb/s的SAS标准在单工模式下可以达到43Gb/s的带宽,这就是SAS的宽端口模式。SAS接口连接的传输距离最长为6m。,FC接口概述,FC(Fiber Channel,光纤通道)最初是专门为网络系统设计的,随着存储系统对速度的需求,逐渐应用到硬盘系统中。FC是为多硬盘系统环境而设计的,能够
10、满足高端工作站、服务器、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。FC接口能够支持1Gb/s、2Gb/s和4Gb/s的数据传输速率。FC支持最长的长度超过了10km。FC硬盘支持双FC接口同时工作,可互为备份,并为硬盘提供电源和控制系统内部所有硬盘上数据的输入和输出。,存储基础知识,1.1存储组网形态1.2存储接口技术1.3RAID1.4 磁盘的热备与重构1.5 存储冗余1.6 快照与复制1.7 备份基础知识1.8 远程容灾基础知识,磁盘阵列,JBOD,RAID,磁盘阵列,JBOD,D0,F,E,D,D0,C,B,A,A,B,C,D,E,F,数据写入,JBOD(Just a Bunch of D
11、isks):是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个的串联在一起,其目的纯粹是为了增加磁盘的容量,并不提供数据安全保障。,RAID,RAID(Redundant Array of Independent Disks):独立冗余磁盘阵列,简称磁盘阵列。RAID是按照一定的形式和方案组织起来的存储设备。它比单个存储设备在速度、稳定性和存储能力上都有很大提高,并且具备一定的数据安全保护能力。,RAID,更有效的数据组织,数据安全保护功能,RAID的数据组织方式,D7,D4,D1,驱动器2,D6,D3,D0,驱动器1,D8,D5,D2,驱动器3,条带2(strip),条带1(strip),条带0(strip
12、),磁盘上的数据分块,磁盘上的数据分块,磁盘上的数据分块,分块:将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块,这些块称为分块。它是组成条带的元素。条带:同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”(或者说是相同编号)的分块。,RAID数据存取方式,并 行 存 取,并行存取模式:是把所有磁盘驱动器的主轴马达作精密的控制,使每个磁盘的位置都彼此同步,然后对每一个磁盘驱动器作一个很短的I/O数据传送,使从主机来的每一个I/O指令,都平均分布到每一个磁盘驱动器,将阵列中每一个磁盘驱动器的性能发挥到最大。适用范围:大型的、数据连续的以长时间顺序访问数据为特征的应用 独立存取模式:对每个磁盘驱动器的存取都
13、是独立且没有顺序和时间间隔的限制,可同时接收多个I/ORequests,每笔传输的数据量都比较小。适用范围:数据存取频繁,每笔存取数据量较小的应用,RAID 0的工作原理,D4,D2,D0,驱动器1,D6,D5,D3,D1,驱动器2,D0,D1,D2,D3,D4,D5,条带2,条带1,条带0,各磁盘上的数据块,各磁盘上的数据块,无差错控制的条带化阵列,D2,D1,D0,D5,D4,D3,D0,逻辑磁盘,RAID 0的特性,视频生成和编辑、图像编辑等对传输带宽需求较大的应用领域。,数据无冗余,一旦阵列中有一个驱动器故障,其中的数据将丢失,I/O负载平均分配到所有的驱动器。由于驱动器可以同时读写,
14、性能在所有RAID级别中最高。磁盘利用率最高 设计、使用和配置简单,缺点,优点,应用范围,RAID 1的工作原理,镜像结构的阵列,D2,D1,D0,D2,逻辑磁盘,D2,D1,D0,驱动器1,驱动器2,D0,D1,D2经过镜像器,D2,D1,D0,RAID 1的特性,可应用于金融、保险、证券、财务等对数据的可用性和安全性要求较高的应用领域,磁盘空间利用率低,存储成本高磁盘写性能提升不大,RAID 1对存储的数据进行百分之百的备份,提供最高的数据安全保障设计、使用和配置简单,缺点,优点,应用范围,RAID 3的工作原理,D7,D4,D1,驱动器2,D6,D3,D0,驱动器1,D8,D5,D2,驱
15、动器3,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,P3,P2,P1,校验驱动器,校验码生成,带奇偶校验码的并行阵列,RAID 3的特性,适合用于视频生成、视频编辑等高吞吐量的应用环境,需要专用磁盘做校验盘使用,如果校验盘故障会导致数据无备份任一磁盘写数据将会导致校验信息的重新计算,校验盘的写性能可能会成为瓶颈,通过较为简单的异或运算技术获得数据备份 阵列中磁盘数量越多,数据备份的成本就越低,缺点,优点,应用范围,RAID 5的工作原理,分布式奇偶校验码的独立磁盘结构,D4,P1,D1,驱动器2,P2,D2,D0,驱动器1,D5,D3,P0,驱动器3,D0,D1,D2,D3,D4,D
16、5,RAID 5的特性,适合用在文件服务器、Email服务器、WEB服务器等输入/输出密集、读/写比率较高的应用环境,异或校验影响存储性能硬盘重建的过程较为复杂控制器设计复杂,高可用性磁盘利用率较高随机读写性能高 校验信息分布存储于各个磁盘,避免单个校验盘的写操作瓶颈,缺点,优点,应用范围,Q5,D9,RAID6 PQ的工作原理,P1,D3,D6,D12,D10,Q1,P2,D7,D13,D11,D0,Q2,P3,D14,P4,D1,D4,Q3,P5,Q4,D2,D5,D8,驱动器1,驱动器2,驱动器3,驱动器4,驱动器5,条带0,条带1,条带2,条带3,条带4,RAID6 PQ需要计算出两个
17、校验数据P和Q,当有两个数据丢失时,根据P和Q恢复出丢失的数据。校验数据P和Q是由以下公式计算得来的:P=D0 D1 D2 Q=(D0)(D1)(D2),RAID6 DP的工作原理,D12,D0,D4,D8,D13,D1,D5,D9,D14,D2,D6,D10,P3,P0,P1,P2,DP3,DP0,DP1,DP2,驱动器1,驱动器2,驱动器3,横向校验盘,斜向校验盘,条带0,条带1,条带2,条带3,DP4,D15,D3,D7,D11,驱动器4,DPDouble Parity,就是在RAID4所使用的一个行XOR校验磁盘的基础上又增加了一个磁盘用于存放斜向的XOR校验信息 横向校验盘中P1P4
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