RAID網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)概論ppt課件

1、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)導(dǎo)論P(yáng)art_01 基礎(chǔ)知識(shí)日期: 2021/6/2第1章RAID與大容量存儲(chǔ)n本章目的： n 了解海量存儲(chǔ)的基礎(chǔ)知識(shí)； n 掌握RAID及RAID分級(jí)的概念RAID概念nRAID的全稱為nRedundant Array of Inexpensive/Independent Disks，n而不是某些詞典中所說的nRedundant Access Independent Disks，n它的中文名稱為n廉價(jià)獨(dú)立磁盤冗余陣列。nRAID 等級(jí)n磁盤陣列針對(duì)不同的應(yīng)用使用不同的技術(shù)，稱為RAID 等級(jí)，每一等級(jí)代表一種技術(shù)RAID-0等級(jí)nRAID0Striped Disk Array wit

2、hout Fault Tolerance，沒有容錯(cuò)設(shè)計(jì)的條帶磁盤陣列）,n如圖1-1所示圖1-1 RAID0結(jié)構(gòu)圖解RAID-1等級(jí)nRAID-1的定義是nMirroring and Duplexing相互鏡像）n結(jié)構(gòu)如圖1-2所示RAID-2等級(jí)nRAID2是目前最為復(fù)雜的RAID系統(tǒng)等級(jí)之一nRAID2之所以復(fù)雜是因?yàn)樗捎昧嗽缙诘腻e(cuò)誤檢測(cè)與修正技術(shù)漢明碼Hamming Code校驗(yàn)技術(shù)n圖1-4 RAID-2結(jié)構(gòu)圖解RAID-3等級(jí)nRAID3的定義是nParallel Transfer with Parity(并行傳輸及校驗(yàn)）n圖1-5 RAID-3結(jié)構(gòu)圖解RAID-4等級(jí)n定義是In

3、dependent Data Disks with Shared Parity Disk(獨(dú)立的數(shù)據(jù)硬盤與共享的校驗(yàn)硬盤）n圖1-6 RAID-4結(jié)構(gòu)圖解RAID-5 等級(jí)nRAID-5和RAID-4相似，但避免了RAID-4的瓶頸，方法是不用校驗(yàn)磁盤而將校驗(yàn)數(shù)據(jù)以循環(huán)的方式放在每一個(gè)磁盤中RAID-6和RAID-7等級(jí)nRAID-6Independent Data Disks with Two Independent Distributed Parity Schemes，n帶有2個(gè)獨(dú)立分布式校驗(yàn)方案的獨(dú)立數(shù)據(jù)硬盤等級(jí)n是在RAID5基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)而設(shè)計(jì)的一種RAID方式，實(shí)際

4、上是一種擴(kuò)展RAID5等級(jí)nRAID-7不僅僅是一種技術(shù)，還是一種存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)storage computer）。nRAID7存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)storage computer operating system是一套實(shí)時(shí)事件驅(qū)動(dòng)操作系統(tǒng)，主要用來進(jìn)行系統(tǒng)初始化和安排RAID7磁盤陣列的所有數(shù)據(jù)傳輸，并把它們轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的物理存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器上第2章磁盤存儲(chǔ)陣列容錯(cuò)和性能介紹n本章目的： n 理解磁盤陣列的容錯(cuò)功能； n 掌握磁盤陣列在一些不同應(yīng)用背景下的性能磁盤輸入輸出系統(tǒng)的4大要求n(1) 增加存取速度； n(2) 容錯(cuò)fault tolerance），即安全性； n(3) 有效地利用磁盤空間； n(

5、4) 最大限度地平衡CPU、內(nèi)存及磁盤的性能差異，提高計(jì)算機(jī)的整體工作性能n磁盤陣列的額外容錯(cuò)功能 n多數(shù)據(jù)流對(duì)磁盤陣列系統(tǒng)性能的影響n單主機(jī)連接情況下的磁盤陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)性能n多主機(jī)同時(shí)訪問時(shí)系統(tǒng)性能變化n來自不同主機(jī)的多個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)小規(guī)模磁盤陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的影響n來自不同主機(jī)的多個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)大規(guī)模磁盤陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的影響n來自不同主機(jī)的多個(gè)數(shù)據(jù)流對(duì)NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的影響n產(chǎn)品舉例分析相關(guān)磁盤陣列存儲(chǔ)術(shù)語(yǔ)nSCSI(Small Computer System Interface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）nATA(AT Attachment，AT嵌入式接口)即俗稱的IDEIntegrated Dr

6、ive Electronics）nSerial ATA串行ATA,SATA采用的是串行數(shù)據(jù)傳輸方式nNASNetwork Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)nDASDirect Attached Storage，直連式存儲(chǔ)）nSANStorage Area Network，存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）nArray 磁盤陣列模式是把幾個(gè)磁盤的存儲(chǔ)空間整合起來，形成一個(gè)大的、單一連續(xù)的存儲(chǔ)空間nArray Spanning(陣列跨越)第3章存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)n本章目的： n 介紹與存儲(chǔ)有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)； n 介紹存儲(chǔ)網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)； n 討論新一代多層智能化存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)； n 討論存儲(chǔ)網(wǎng)路的發(fā)展趨勢(shì)； 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)基

7、礎(chǔ)nSCSIn是連接存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器的最通用的方法nTCP/IPnTCP協(xié)議和IP協(xié)議共同構(gòu)成了通信協(xié)議族，這組協(xié)議是Internet獲得成功的主要因素n以太網(wǎng)n最早由Xerox公司所開發(fā)的以太網(wǎng)IEEE 802.3是局域網(wǎng)領(lǐng)域得到最廣泛使用的技術(shù)，也是桌面計(jì)算機(jī)互聯(lián)的最佳技術(shù)nFiber Channeln大多數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Networks，SAN)都是基于一個(gè)叫做Fiber Channel(FC)的體系結(jié)構(gòu)。nFC的發(fā)展是為了解決服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間的通信要求。這些要求包括速度、容量和可靠性等存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)n直連式存儲(chǔ)DAS）n在直連式存儲(chǔ)Direct Attac

8、hed Storage，DAS方式中，存儲(chǔ)設(shè)備是通過電纜通常是SCSI接口電纜直接連到服務(wù)器的，輸入輸出I/O請(qǐng)求直接發(fā)送到存儲(chǔ)設(shè)備nDAS結(jié)構(gòu)如圖3-1所示存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)n網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)NAS）n網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)(Network Attached Storage,NAS)，即將存儲(chǔ)設(shè)備連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上，提供數(shù)據(jù)和文件服務(wù)n結(jié)構(gòu)如圖3-2所示存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)n存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN）n存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Networks,SAN)是一個(gè)用在服務(wù)器和存儲(chǔ)資源之間的、專用的、高性能的網(wǎng)絡(luò)體系，為實(shí)現(xiàn)大量原始數(shù)據(jù)的傳輸而進(jìn)行了專門的優(yōu)化nSAN與NAS的區(qū)別和聯(lián)系n技術(shù)上是互補(bǔ)nSAN是以數(shù)據(jù)

9、為中心的，而NAS是以網(wǎng)絡(luò)為中心的以太網(wǎng)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的多層環(huán)境niSCSIniSCSI(Internet SCSI,Internet小型計(jì)算機(jī)接口)n是IETFInternet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組制訂的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，用于將SCSI數(shù)據(jù)塊映射成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包nFCIPn(Fiber Channel over IP)是在TCP/IP上用管道技術(shù)來實(shí)現(xiàn)Fiber Channel的受推薦標(biāo)準(zhǔn)。n它采用封裝技術(shù)將Fiber Channel協(xié)議封裝在IP包中，以使它能夠通過IP網(wǎng)nSAN的應(yīng)用n(1) 數(shù)據(jù)共享n(2) 存儲(chǔ)共享n(3) 數(shù)據(jù)備份 n(4) 災(zāi)難恢

10、復(fù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展n多層智能化存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)n用一種層次化的方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)智能，為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展開辟了一個(gè)新的紀(jì)元n存儲(chǔ)管理的自動(dòng)化與智能化n提高存儲(chǔ)效率n減少總體擁有成本，增加投資回報(bào)如何建造企業(yè)SAN系統(tǒng)n怎樣才能找到建設(shè)存儲(chǔ)環(huán)境的最佳構(gòu)件？n從目前的標(biāo)準(zhǔn)來衡量，最佳構(gòu)件即是由其最終建成的基礎(chǔ)設(shè)施能給予應(yīng)用系統(tǒng)充分支持，并能隨業(yè)務(wù)需要靈活擴(kuò)展。nSAN應(yīng)用系統(tǒng)評(píng)估n包括以下5項(xiàng)n1. 應(yīng)用要求n2. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求n3. 備份和災(zāi)難恢復(fù)戰(zhàn)略n4. 網(wǎng)絡(luò)連接要求n5. 服務(wù)器連接要求n1. 應(yīng)用要求n1） 宕機(jī)冗余n2） 性能n3） 增長(zhǎng)n2. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求n1） 數(shù)據(jù)位置n了解數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)

11、的位置很關(guān)鍵。數(shù)據(jù)是放在統(tǒng)一的存儲(chǔ)庫(kù)中，還是分布在存儲(chǔ)小區(qū)內(nèi)； 存儲(chǔ)據(jù)點(diǎn)之間的電纜距離和與服務(wù)器的連接等都必須要納入考慮范圍。長(zhǎng)途連接(大于10km)會(huì)有特別的連接要求，如支持長(zhǎng)途連接的Switch、光纖信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器和橋接等。n2） 數(shù)據(jù)量n需要存取的數(shù)據(jù)量是決定網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量的關(guān)鍵因素。存儲(chǔ)陣列的規(guī)模和性能特點(diǎn)將決定支持陣列的必要網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量。此外，每個(gè)存儲(chǔ)端口支持的服務(wù)器數(shù)量由存儲(chǔ)制造商確定，以避免網(wǎng)絡(luò)堵塞和瓶頸。n3） 數(shù)據(jù)和存取共享n3. 備份和災(zāi)難恢復(fù)戰(zhàn)略n集中式、離網(wǎng)、少服務(wù)器備份是促使企業(yè)實(shí)施SAN的主要因素。關(guān)于備份如何生成的評(píng)估也是必要的，因?yàn)樗鼘Q定連接范圍和吞吐

12、量大小。集中式備份戰(zhàn)略要求設(shè)計(jì)完備的SAN。為了使戰(zhàn)略成功，從備份設(shè)備到每一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間都應(yīng)該有一條高速、高可用性的數(shù)據(jù)路徑n4. 網(wǎng)絡(luò)連接要求n1） 端口計(jì)數(shù)要求n評(píng)估支持現(xiàn)有和未來增長(zhǎng)所需網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)十分重要。如果在部署初期沒有考慮增長(zhǎng)因素，事后不斷追加網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和重新配置會(huì)浪費(fèi)大量資源，并增加宕機(jī)時(shí)間。在最初設(shè)計(jì)中，如果沒有包括完備的擴(kuò)展戰(zhàn)略，在實(shí)際應(yīng)用中不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)傳輸量不平衡的現(xiàn)象，并最終影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能和可用性。n2） 網(wǎng)絡(luò)傳輸模式n為統(tǒng)一存儲(chǔ)而實(shí)施的SAN與為少服務(wù)器備份應(yīng)用而實(shí)施的SAN的傳輸模式有很大不同。服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間的新連接需要考慮額外的端口計(jì)量。如果忽略了

13、這一點(diǎn)，SAN沒有為傳輸量的增長(zhǎng)做好準(zhǔn)備，當(dāng)數(shù)據(jù)在全網(wǎng)范圍內(nèi)傳輸時(shí)，很有可能產(chǎn)生“瓶頸”。n3） 帶寬要求n5. 服務(wù)器連接要求n每個(gè)服務(wù)器的SAN連接請(qǐng)求需要從帶寬、性能和可用性等方面確定，目的是了解每一種連接在正常和高峰傳輸環(huán)境中的不同要求存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的交換機(jī)n如果是支持大型企業(yè)應(yīng)用，就需要多類型的交換機(jī)Switch），每種Switch在基礎(chǔ)設(shè)施中承擔(dān)不同的任務(wù)。有些Switch承擔(dān)到存儲(chǔ)庫(kù)的主要連接，因此需要非常高的可用性。其他Switch用于支持服務(wù)器集群的整合，只需要高性能和較少端口數(shù)量nSwitch類型n分為3種：n光纖信道SwitchDirector）、n網(wǎng)絡(luò)Switch和n判

14、優(yōu)環(huán)路Switch(或稱環(huán)路Switch)n分類也不是絕對(duì)的，某個(gè)廠商的Director在一定情況下可能是另一廠商的網(wǎng)絡(luò)Switch不同類型Switch比較n1） 可用性n可用性用于衡量Switch正常運(yùn)行時(shí)間，也用于衡量滿足應(yīng)用系統(tǒng)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)需要的能力n2） 性能n無論是只安裝一臺(tái)Switch，還是要建立完整網(wǎng)絡(luò)，性能問題都不能回避。Switch的性能取決于Switch的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)性能實(shí)際上取決于整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸模式n3） 擴(kuò)展性n擴(kuò)展性指的是SAN能以對(duì)業(yè)務(wù)損害最小的方式增大規(guī)模n4） 本錢n在采購(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，成本是最重要的考慮因素企業(yè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理n網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)展，管理重

15、點(diǎn)從Switch轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)，管理問題變得重要起來nSAN交換機(jī)管理側(cè)重Switch配置和流量監(jiān)控。該功能有助于用戶評(píng)估端口的應(yīng)用情況和Switch的總?cè)萘縩網(wǎng)絡(luò)管理則側(cè)重于全網(wǎng)運(yùn)行，而非某個(gè)Switchn網(wǎng)絡(luò)故障隔離和恢復(fù)也是網(wǎng)絡(luò)管理的重點(diǎn)n在多供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)中，用戶要管理異構(gòu)SAN，要使用多種管理工具，導(dǎo)致管理變得更加復(fù)雜，成本也更高第4章備份帶庫(kù)n本章目的： n 引入磁帶庫(kù)的概念； n 介紹磁帶庫(kù)的發(fā)展史； n 介紹磁帶庫(kù)的評(píng)估指標(biāo)及其重要性磁帶庫(kù)基礎(chǔ)n磁帶存儲(chǔ)還是由于其本身固有的特質(zhì)確保青春不老n主要概念n1. 磁帶庫(kù)的機(jī)械手n2. 磁帶庫(kù)分區(qū) n3. 磁帶庫(kù)連接 n4. 廣泛兼容的連接性n5. 多類型磁帶機(jī)支持 n6. 海納百川的容量n7. 穩(wěn)步提高的性能 n8. 逐漸進(jìn)步的可靠性n9. 磁帶庫(kù)的分類磁帶庫(kù)備份工作原理n圖4-1是磁帶庫(kù)備份工作原圖4-2典型SAN拓?fù)鋱D4.2磁帶庫(kù)的發(fā)展n1. 虛擬磁帶庫(kù) n虛擬磁帶庫(kù)將磁盤空間模擬成磁帶，在傳統(tǒng)的磁帶備份系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)直接從應(yīng)用系統(tǒng)傳輸?shù)酱艓е?，使用虛擬磁帶庫(kù)以后，數(shù)據(jù)首先備份到虛擬磁帶庫(kù)即磁盤中，然后由虛擬磁帶庫(kù)再備份到磁帶上n特點(diǎn)n2. 磁帶庫(kù)的智能化n磁帶