《磁盤管理》PPT課件.ppt

網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ) 第四章磁盤管理 一 Windows系統(tǒng)的文件類型及特點 二 獨立冗余磁盤陣列技術(shù) 第四章磁盤管理 概念 磁盤 計算機及存儲系統(tǒng)中永久存儲數(shù)據(jù)的必備設(shè)備 磁盤管理 利用磁盤以及操作系統(tǒng)提供的管理功能或特性 加強對磁盤介質(zhì)和數(shù)據(jù)的安全管理 一 Windows系統(tǒng)的文件類型及特點 文件系統(tǒng) FileSystem 操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上的文件基本屬性的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 即在磁盤上組織文件的方法 文件系統(tǒng)可以有不同的格式 叫做文件系統(tǒng)類型 filesystemtypes Windows的文件系統(tǒng) FAT FAT32和NTFS 1 FAT FAT FileAllocationTable 文件分配表在一些操作系統(tǒng)的磁盤中維護的表格或者列表 用來跟蹤存儲在磁盤中各種文件的位置 大小等信息 支持的操作系統(tǒng) Windows MacOS 多種UNIX版本 特點 FAT又稱為FAT16使用FAT16格式化的分區(qū)至多有64KB個分配單元 簇 每個簇最大為32KB 32KB 64K個簇 即 FAT16分區(qū)最大不超過2GB 特點 文件系統(tǒng)限制使用8 3格式的文件命名規(guī)范句點之前部分的最大長度為8個字符 句點之后部分的最大長度為3個字符 必須以字母或數(shù)字開頭 并且不得包含空格文件名不區(qū)分大小寫字母例 符合8 3標(biāo)準(zhǔn)的文件名 abc123 txt 2 FAT32 早期DOS的FAT16文件系統(tǒng)的增強由16位擴充為32位支持的操作系統(tǒng) Windows95OSR2和Windows98 特點 FAT32成為使用大容量硬盤存儲文件的有效的選擇 在硬盤的分區(qū)超過512MB時使用 會更高效地存儲數(shù)據(jù)減少硬盤空間的浪費會使程序運行加快 使用的計算機系統(tǒng)資源更少 特點 FAT32支持最大為2TB的驅(qū)動器 硬盤 FAT32可以更高效地使用空間 FAT32更穩(wěn)定可靠 FAT32更靈活 3 NTFS NTFS NTFileSystem WindowsNT以上操作系統(tǒng)所使用的文件系統(tǒng)NTFS的新增特性 包括容錯性和增強安全性等方面 NTFS的容錯功能遠遠優(yōu)于FAT 特點 NTFS需要耗費的資源要大于FAT 如果用戶所使用的分區(qū)容量小于200MB 那么應(yīng)當(dāng)選擇FAT文件系統(tǒng)以避免NTFS文件系統(tǒng)自身占用過多磁盤空間 NTFS分區(qū)的最大容量為16EB NTFS可在不顯示錯誤消息的情況下自動修復(fù)硬盤錯誤 應(yīng)用方案 用戶如何挑選合適的文件類型 從以下幾個指標(biāo)來衡量 兼容性卷容量容錯性安全性文件壓縮 1 兼容性 在規(guī)劃時 如果多種操作系統(tǒng)都將對該分區(qū)進行訪問 那么用戶必須使用一種所有操作系統(tǒng)均可讀取的文件系統(tǒng) FAT具有普遍兼容性 例如 一臺計算機上同時安裝了Windows2000與Windows98兩種操作系統(tǒng) 并且這兩種操作系統(tǒng)都需要對同一個分區(qū)進行訪問 那么用戶必須通過FAT方式對該分區(qū)進行格式化 2 卷容量 分區(qū)物理容量 案例 如果用戶要使分區(qū)容量超過2GB 采用何種策略 方法一 用戶通過FAT32或NTFS方式對其進行格式化方法二 將其拆分為多個容量較小的分區(qū) 3 容錯性 Windows2000 2003能夠通過軟件方式對幾種用以提高訪問速度并實現(xiàn)容錯性的交替磁盤訪問方式提供支持 普通RAID0卷 帶區(qū)集 RAID5卷 這類訪問方式需要NTFS為其提供支持 4 安全性 NTFS擁有一套內(nèi)建的安全機制 通過該安全機制用戶可以為文件夾或單個文件設(shè)置不同權(quán)限 這些權(quán)限可以在本地及遠程對文件與文件夾加以保護 例如 如果有人在其他用戶的計算機上嘗試使用受限文件 那么NTFS將對這些文件予以保護 5 文件壓縮 NTFS這項功能使用戶能夠?qū)x定文件或文件夾進行壓縮 由于此項功能以文件為單位進行壓縮 所以局部硬盤故障 例如磁盤壞道等 不會破壞整個壓縮方案并導(dǎo)致磁盤中的數(shù)據(jù)丟失 4 FAT16 FAT32和NTFS之間的比較 表4 1中列出了不同的操作系統(tǒng)所支持的文件系統(tǒng) 注意點 FAT與NTFS文件系統(tǒng)之間不存在逆操作可以將FAT轉(zhuǎn)換為NTFS 但不能夠?qū)TFS轉(zhuǎn)換為FAT FAT轉(zhuǎn)換為NTFS 可以使用Windows操作系統(tǒng)提供的convert命令 例如 用戶需要將磁盤分區(qū) E 轉(zhuǎn)換成為NTFS文件系統(tǒng) 那么就可以輸入 converte fs ntfs 命令來進行 二 獨立冗余磁盤陣列 獨立冗余磁盤陣列 RedundantArrayofIndependentDisks RAID 早期 RAID被稱為廉價冗余磁盤陣列 RedundantArrayofInexpensiveDisks 簡稱為 磁盤陣列 后來RAID中的字母I被改作了Independent RAID就成了 獨立冗余磁盤陣列 樣式 磁盤陣列其樣式有三種 外接式磁盤陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上 產(chǎn)品的價格很貴 內(nèi)接式磁盤陣列卡價格便宜 需要較高的安裝技術(shù) 適合技術(shù)人員使用操作利用軟件來仿真會拖累機器的速度 不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器 1 磁盤管理的基本概念 磁盤管理程序是用于管理系統(tǒng)中的硬盤 卷或分區(qū)的系統(tǒng)程序 通過磁盤管理 用戶可以使用文件系統(tǒng)創(chuàng)建卷 格式化卷 初始化磁盤以及創(chuàng)建容錯磁盤系統(tǒng) 1 基本磁盤和基本卷 磁盤管理中兩種類型 基本磁盤和動態(tài)磁盤基本磁盤 即一個物理磁盤在安裝到計算機后 操作系統(tǒng)默認將其設(shè)置為基本磁盤 基本磁盤在使用之前需要劃分成一個或多個磁盤分區(qū) 磁盤基礎(chǔ) 磁盤分區(qū)形式 MBR分區(qū)表 MasterBootRecord 即硬盤的主引導(dǎo)記錄 支持最大卷為2TB terabytes 并且每個磁盤最多有4個主分區(qū) 或3個主分區(qū) 1個擴展分區(qū)和無限制的邏輯驅(qū)動器 GPT分區(qū)表 GloballyUniqueIdentifierPartitionTableFormat 全局唯一標(biāo)識磁盤分區(qū)表格式 支持最大卷為18EB exabytes 并且每磁盤最多有128個分區(qū) 與MBR分區(qū)的磁盤不同 至關(guān)重要的平臺操作數(shù)據(jù)位于分區(qū) 而不是位于非分區(qū)或隱藏扇區(qū) 另外 GPT分區(qū)磁盤有多余的主要及備份分區(qū)表來提高分區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性 只有基于EFI主板的系統(tǒng)支持從GPT啟動 BIOS不支持 歷史悠久 應(yīng)用廣泛的一種磁盤類型兼容性好 兼容微軟所有操作系統(tǒng)磁盤分區(qū) 主分區(qū) 擴展分區(qū) 邏輯分區(qū) 基本磁盤的分區(qū)類型 主磁盤分區(qū)擴展磁盤分區(qū)磁盤分區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在 分區(qū)表 分區(qū)表為磁盤上的一個存儲區(qū)域分區(qū)表被存儲在位于整個磁盤的第一個扇區(qū)的主引導(dǎo)記錄 MasterBootRecord MBR 文件內(nèi) 最多可以創(chuàng)建3 4個主磁盤分區(qū) 與1個擴展磁盤分區(qū) 擴展磁盤分區(qū)又可創(chuàng)建多個邏輯驅(qū)動器 每一個分區(qū)可以分配一個驅(qū)動器號 一般從C 開始 依此類推 基本卷 基本磁盤內(nèi)的每一個磁盤分區(qū)或邏輯驅(qū)動器又稱為 基本卷 主分區(qū)是可以用來引導(dǎo)操作系統(tǒng)每塊基本磁盤可以建立一到四個主分區(qū)只能有一個主分區(qū)處于激活狀態(tài) 只有WindowsNT XP 2000 Server2003才真正支持多主分區(qū) C 主分區(qū) 主分區(qū) 基本磁盤最多可以有 4個主分區(qū)或3個主分區(qū)和一個擴展分區(qū)擴展分區(qū)可進一步劃分為多個邏輯分區(qū) 擴展分區(qū)和邏輯分區(qū) 2 動態(tài)磁盤和動態(tài)卷 高級用戶和IT專業(yè)人員可能使用動態(tài)磁盤 他們通常為提高性能和可靠性而使用計算機中的多個硬盤來管理數(shù)據(jù) 動態(tài)磁盤的特點 卷的數(shù)量可以超過四個卷可以擴展和轉(zhuǎn)換支持容錯兼容性 Windows2000 WindowsServer2003 WindowsXP動態(tài)磁盤卷有五種類型簡單卷跨區(qū)卷鏡像卷帶區(qū)卷RAID 5卷 特點 單個磁盤上的空間只能在動態(tài)磁盤上創(chuàng)建可使用NTFS FAT 或FAT32文件系統(tǒng)可以被擴展 NTFS文件系統(tǒng) 創(chuàng)建簡單卷 選擇卷類型 輸入卷的容量 創(chuàng)建完成的簡單卷 A 簡單卷 由兩塊或多塊硬盤上的存儲空間組成每塊磁盤可以提供不同的磁盤空間可以隨時擴展容量 NTFS文件系統(tǒng) B 跨區(qū)卷 創(chuàng)建跨區(qū)卷選擇卷類型選擇跨區(qū)卷使用的磁盤和容量建立完成后在磁盤管理器中的跨區(qū)卷 跨區(qū)卷 由兩塊或兩塊以上硬盤組成但是每塊硬盤所貢獻的空間大小必須相同讀寫效率高 數(shù)據(jù)以64K為單位寫到所有的磁盤 C 帶區(qū)卷 RAID0 創(chuàng)建帶區(qū)卷選擇卷類型選擇帶區(qū)卷使用的磁盤和容量磁盤管理中的帶區(qū)卷 帶區(qū)卷 帶區(qū)集 帶區(qū)集 通過將2 32個磁盤上的可用空間區(qū)域合并到一個卷上創(chuàng)建的 數(shù)據(jù)被分塊并以固定的順序分布在該卷中的所有磁盤中 例如 用戶有5個容量為18GB的磁盤 那么將可以創(chuàng)建出一個容量有18 5 90GB的卷 帶區(qū)集提供了最佳的磁盤操作性能 但是如果帶區(qū)集中的某一個磁盤發(fā)生故障 那么整個卷中的數(shù)據(jù)就會丟失 由兩塊磁盤組成每塊磁盤提供相同大小的空間支持容錯 即一塊硬盤損壞后數(shù)據(jù)不會丟失磁盤空間利用率50 D 鏡像卷 RAID1 創(chuàng)建鏡像卷選擇鏡像卷選擇鏡像使用的磁盤和容量磁盤管理器中的鏡像卷 鏡像卷 至少需要三塊硬盤每塊硬盤必須提供相同的磁盤空間提供容錯功能磁盤空間利用率n 1 n n為磁盤數(shù)量 磁盤1 磁盤2 磁盤3 E RAID5卷 創(chuàng)建RAID5卷選擇卷類型選擇最少3塊磁盤 并設(shè)定磁盤容量磁盤管理器中的RAID5卷 RAID5卷 2 RAID的組成 RAID是由多個獨立的高性能磁盤驅(qū)動器組成的磁盤子系統(tǒng) 如圖4 2是RAID的組成結(jié)構(gòu)示意圖 兩大部分 RAID控制器RAID控制器是RAID系統(tǒng)的核心 負責(zé)數(shù)據(jù)的交換 緩沖 并管理主機 或網(wǎng)絡(luò) 與磁盤陣列之間的數(shù)據(jù)流 RAID控制器通常以高速接口技術(shù) 如光纖通道 SCSI等 與主機或網(wǎng)絡(luò)相連接 磁盤陣列 3 RAID的內(nèi)部結(jié)構(gòu) RAID的邏輯結(jié)構(gòu)與RAID的配置有關(guān) 而RAID的配置又與RAID控制器的通道個數(shù)及其成員磁盤驅(qū)動器的連接能力有關(guān) RAID系統(tǒng) 根據(jù)通道個數(shù)的不同 一般分為 單通道RAID多通道RAID A 單通道RAID 它的RAID控制器擁有一個通道和一個磁盤緩沖 每個磁盤只有一個端口 RAID控制器通過該端口來尋址陣列中的每個成員驅(qū)動器 在該系統(tǒng)中 RAID控制器將I O操作分配給各成員磁盤 B 多通道RAID 多通道RAID又分為 單磁盤接口RAID雙磁盤接口RAID在多通道RAID系統(tǒng)中 以雙通道居多 一般最多可以達到6個通道 通道數(shù)越多 每個RAID控制器所連接的磁盤數(shù)量將越多 從而存儲系統(tǒng)的容量也越大 結(jié)構(gòu)一 結(jié)構(gòu)二 每一個RAID控制器與每個成員驅(qū)動器都有兩個連接接口提高了系統(tǒng)的可靠性 控制器可以通過任何一個通道與任意一個成員磁盤通信 如果一個通道出現(xiàn)故障 另一個通道也能夠正常工作 對于成員驅(qū)動器來說 如果一個接口出現(xiàn)故障 另一個接口也能夠正常工作 4 RAID技術(shù)的特點 RAID 一種使用磁盤驅(qū)動器的方法將一組磁盤驅(qū)動器用某種邏輯方式聯(lián)系起來 作為邏輯上的一個磁盤驅(qū)動器來使用 一般情況下 采用RAID技術(shù)組成的邏輯磁盤驅(qū)動器的容量要小于各個磁盤驅(qū)動器容量的總和具體實現(xiàn) 硬件 軟件 特點 成本低 功耗小傳輸速率高可以利用普通磁盤驅(qū)動器實現(xiàn)容錯功能安全保護是非常廉價的 很適合中小型局域網(wǎng)用戶使用 常見的幾種級別 根據(jù)系統(tǒng)所提供的磁盤I O性能和數(shù)據(jù)存儲安全性的不同 目前普遍使用的RAID可分為 RAID0RAID1RAID0 1RAID3RAID5不同的級別具有不同的功能和特點 5 RAID0 RAID0也稱之為 帶區(qū)集 一種無冗余 無校驗的磁盤陣列任何一個硬盤或分區(qū)損壞時 將造成所有數(shù)據(jù)的丟失 一般用在對數(shù)據(jù)安全要求不高 但對速度要求很高的環(huán)境中 如小型局域網(wǎng)服務(wù)器 當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時 數(shù)據(jù)先被分割成大小為64KB的數(shù)據(jù)塊 然后并行存儲到帶區(qū)集中的每個磁盤中 系統(tǒng)讀取磁盤數(shù)據(jù)時 將同時從各個磁盤并發(fā)讀取數(shù)據(jù)塊 經(jīng)自動整合后形成一個完整的數(shù)據(jù) 6 RAID1 RAID1 鏡像磁盤陣列 RAID1具有很好的容錯能力 但是當(dāng)硬盤控制卡受損時 數(shù)據(jù)將無法讀取 可采用磁盤雙工來解決 最高的安全性 只用一半的磁盤空間來存儲 磁盤雙工 將兩個硬盤分別安裝在不同的硬盤控制卡上 如果一塊硬盤控制卡受損時 另一塊硬盤控制卡還會繼續(xù)工作 提高系統(tǒng)的容錯能力 RAID1主要用于對數(shù)據(jù)安全性要求高 而且要求能夠快速恢復(fù)被損壞數(shù)據(jù)的場合 比如在一些中小型的局域網(wǎng)服務(wù)器上最常使用 7 RAID0 1 RAID0 1是RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物在磁盤鏡像中建立帶區(qū)集 以擴大磁盤的利用率 8 RAID3 RAID3是一種帶奇校驗或偶校驗的磁盤陣列 采用數(shù)據(jù)分割的方式 指定一個驅(qū)動器作為校驗盤 用于存儲奇偶校驗的信息 特點 有容錯功能 任何一個單獨的磁盤驅(qū)動器損壞時都可以恢復(fù) 數(shù)據(jù)讀取速度快的優(yōu)點 寫盤速度不高 9 RAID5 一種帶奇偶校驗的帶區(qū)集 在RAID0的基礎(chǔ)上增加了對寫入數(shù)據(jù)的安全恢復(fù)功能 特點 數(shù)據(jù)塊分散存放在帶區(qū)集的所有硬盤中 同時每個硬盤都有一個固定區(qū)域 約占所使用硬盤分區(qū)的1 3 來存放一個奇隅校驗數(shù)據(jù) 有非常好的容錯能力硬盤空間無法全部用來保存正常數(shù)據(jù) 10 RAID6 RAID6在RAID5基礎(chǔ)上 為了進一步加強數(shù)據(jù)保護 是一種擴展RAID5等級 RAID6通過提供兩級冗余的方法來保證在系統(tǒng)中同時有兩塊硬盤出現(xiàn)故障時 陣列還能夠繼續(xù)工作 11 RAID2和RAID4 RAID2的設(shè)計思想是使用海明碼 Hammingcode 實現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗冗余 RAID4是一種獨立訪問RAID的實現(xiàn) 它也同樣使用一個專用的校驗磁盤 與RAID3不同的是 RAID4有更多的分塊 使多個I O請求