第6章 傳統(tǒng)的存儲技術(shù)

1、第7章傳統(tǒng)的存儲技術(shù)北京西普陽光教育科技股份有限公司授課講師：顧軍林目 錄Contents傳統(tǒng)存儲技術(shù)的分類實(shí)驗(yàn)20：磁盤的分區(qū)及格式化0601邏輯卷技術(shù)介紹07磁盤結(jié)構(gòu)及接口介紹02實(shí)驗(yàn)21：邏輯卷組及邏輯卷的管理08Raid技術(shù)介紹03實(shí)驗(yàn)22：搭建nfs服務(wù)器09實(shí)驗(yàn)19：mdadm工具劃分軟raid04實(shí)驗(yàn)23：搭建ISCSI環(huán)境10磁盤與分區(qū)0501傳統(tǒng)存儲技術(shù)的分類SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）SAN（Storage Area Network）存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是一種高速的、專門用于存儲操作的網(wǎng)絡(luò)，通常獨(dú)立于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（LAN）。SAN將主機(jī)和存儲設(shè)備連接在一起，能夠?yàn)槠渖系娜我庖慌_主機(jī)和任

2、意一臺存儲設(shè)備提供專用的通信通道。SAN按照連接方式分為FC-SAN和IP-SAN兩種。在FC-SAN中，有一些專用的硬件和軟件。硬件包括FC卡、FC HUB、FC交換機(jī)、存儲系統(tǒng)等，軟件主要是FC控制卡針對各種操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序和存儲管理軟件。FC卡：主要用于主機(jī)與FC設(shè)備之間的連接。FC HUB：內(nèi)部運(yùn)行仲裁環(huán)拓?fù)?。FC交換機(jī)：內(nèi)部運(yùn)行Fabric拓?fù)?，每端口?dú)占100MB/S帶寬（或更高）。FC存儲設(shè)備：采用FC連接方式，光纖接口可以有一到多個(gè)。FC-SAN架構(gòu)IP-SAN架構(gòu)IP-SAN架構(gòu)簡單來講，IP-SAN（IP存儲）的通信通道是使用IP通道，而不是光纖通道，把服務(wù)器與存儲設(shè)備連

3、接起來的技術(shù)，除了標(biāo)準(zhǔn)已獲通過的iSCSI，還有FCIP、iFCP等正在制定的標(biāo)準(zhǔn)。而iSCSI發(fā)展最快，已經(jīng)成了IP存儲一個(gè)有力的代表。像光纖通道一樣，IP存儲是可交換的，但是與光纖通道不一樣的是，IP網(wǎng)絡(luò)是成熟的，不存在互操作性問題，而光纖通道SAN最令人頭痛的就是這個(gè)問題。IP已經(jīng)被IT業(yè)界廣泛認(rèn)可，有非常多的網(wǎng)絡(luò)管理軟件和服務(wù)產(chǎn)品可供使用。02磁盤結(jié)構(gòu)及接口介紹磁盤的構(gòu)成要件硬盤結(jié)構(gòu)（1） 盤面硬盤的盤片一般用鋁合金材料做基片，高速硬盤也可能用玻璃做基片。（2） 磁道磁盤在格式化時(shí)被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內(nèi)從0開始順序編號。（3） 柱面所有盤

4、面上的同一磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，通常稱做柱面（Cylinder），每個(gè)圓柱上的磁頭由上而下從“0”開始編號。（4） 扇區(qū)操作系統(tǒng)以扇區(qū)（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個(gè)扇區(qū)包括512個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個(gè)扇區(qū)有兩個(gè)主要部分：存儲數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識符和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。（1） 盤面硬盤的盤片一般用鋁合金材料做基片，高速硬盤也可能用玻璃做基片。（2） 磁道磁盤在格式化時(shí)被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道（Track）。磁道從外向內(nèi)從0開始順序編號。（3） 柱面所有盤面上的同一磁道構(gòu)成一個(gè)圓柱，通常稱做柱面（Cylinder），每個(gè)圓柱上的磁頭由上而下從“0”開始編號。（4） 扇

5、區(qū)操作系統(tǒng)以扇區(qū)（Sector）形式將信息存儲在硬盤上，每個(gè)扇區(qū)包括512個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)和一些其他信息。一個(gè)扇區(qū)有兩個(gè)主要部分：存儲數(shù)據(jù)地點(diǎn)的標(biāo)識符和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。硬盤接口類型目前，硬盤提供的物理接口包括如下幾種： 用于ATA指令系統(tǒng)的IDE接口； 用于ATA指令系統(tǒng)的SATA接口； 用于SCSI指令系統(tǒng)的并行SCSI接口； 用于SCSI指令系統(tǒng)的串行SCSI（SAS）接口； 用于SCSI指令系統(tǒng)的IBM專用串行SCSI接口（SSA）； 用于SCSI指令系統(tǒng)的并且承載于Fabre Channel協(xié)議的串行FC接口（FCP）。硬盤接口類型SATA接口IDE接口SCSI接口03Raid技術(shù)介紹R

6、AID基礎(chǔ)知識RAID，即Redundant Array of Inexpensive Disks，直譯為漢語是廉價(jià)冗余磁盤陣列，最初是為了合成多個(gè)廉價(jià)小容量磁盤代替大容量昂貴磁盤，并保證單個(gè)小硬盤損壞不能影響數(shù)據(jù)安全性而開發(fā)的磁盤存儲技術(shù)。RAID的作用：RAID是為了獲得更加安全的數(shù)據(jù)使用效果，更快的存儲I/O速度，更大的存儲容量而產(chǎn)生的解決方案。用戶在應(yīng)用角度上拋開了物理層面的多個(gè)硬盤管理，而從邏輯層面享有單獨(dú)統(tǒng)一的應(yīng)用空間。標(biāo)準(zhǔn)RAID的級別：現(xiàn)在RAID技術(shù)經(jīng)過了近30年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展出了RAID0、RAID1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID10、RAID

7、50等各種級別的RAID系統(tǒng)。各級別之間沒有技術(shù)水平高低之分，RAID級別的選擇是根據(jù)不同用戶的應(yīng)用需求來選擇的。RAID技術(shù)術(shù)語（1） 物理盤物理盤是指構(gòu)建RAID所使用的獨(dú)立的物理硬盤，RAID創(chuàng)建完成后，物理盤即轉(zhuǎn)換成成員盤。（2） 邏輯盤多塊物理盤通過RAID控制器（硬件RAID卡）或操作系統(tǒng)的RAID程序（軟件RAID） 配置為設(shè)定的RAID級別后，多塊物理硬盤就按固定的RAID級別邏輯算法構(gòu)成了一塊新的虛擬硬盤，這個(gè)虛擬硬盤就稱為邏輯盤，也稱為容器。（3） 邏輯卷由邏輯盤形成的虛擬空間稱為邏輯卷，也成為邏輯分區(qū)。RAID技術(shù)術(shù)語（4） 熱備盤熱備盤是指連接到RAID系統(tǒng)中沒有使用并

8、處于加電待機(jī)狀態(tài)的物理盤，當(dāng)把此物理盤設(shè)定成熱備盤，則RAID控制器通過監(jiān)控RAID系統(tǒng)，有成員盤發(fā)生故障，RAID控制器會自動(dòng)應(yīng)用熱備盤換掉故障的成員盤，并通過相應(yīng)RAID級別邏輯算法在熱備盤上重建故障成員盤的數(shù)據(jù)，恢復(fù)RAID陣列的完整性。（5） 盤序多個(gè)物理盤組成RAID陣列時(shí)，RAID卡會按照硬盤的選擇順序?yàn)槌蓡T盤安排好序號，這稱為盤序。（6） 在線擴(kuò)容它是指在不影響已存在的邏輯盤陣列的數(shù)據(jù)安全性的基礎(chǔ)之上，對目標(biāo)的邏輯盤添加成員盤的操作過程。Raid技術(shù)各自特點(diǎn)RAID 0邏輯盤容量（MB）=最小容量成員盤（MB） 成員盤個(gè)數(shù)Raid技術(shù)各自特點(diǎn)RAID 1邏輯盤容量（MB）=最小容

9、量成員盤（MB）Raid技術(shù)各自特點(diǎn)RAID3邏輯盤容量（MB）= 最小容量成員盤（MB） （N-1）Raid技術(shù)各自特點(diǎn)RAID5邏輯盤容量（MB）= 最小容量成員盤（MB） （N-1）Raid技術(shù)各自特點(diǎn)RAID 10，也被稱為鏡象陣列條帶，現(xiàn)在我們一般稱它為RAID 0+1。RAID 10（RAID 0+1）提供100%的數(shù)據(jù)冗余，支持更大的卷尺寸。組建RAID 10（RAID 0+1）需要4個(gè)磁盤，其中兩個(gè)為條帶數(shù)據(jù)分布，提供了RAID 0的讀寫性能，而另外兩個(gè)則為前面兩個(gè)硬盤的鏡像，保證了數(shù)據(jù)的完整備份。RAID (0+1) 允許多個(gè)硬盤損壞，因?yàn)樗耆褂糜脖P來實(shí)現(xiàn)資料備余。04m

10、dadm工具劃分軟raid【實(shí)驗(yàn)19】：mdadm工具劃分軟raid一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解mdadm命令的基本概念及特點(diǎn)； 熟練掌握在Linux才做系統(tǒng)中創(chuàng)建軟raid。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 創(chuàng)建sda,sdb,sdc,sdd四塊硬盤。（2） 利用md工具常見RAID5。（3） md工具進(jìn)行磁盤的管理。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見本書提供的操作視頻。05磁盤與分區(qū)Linux的分區(qū)規(guī)定（1）設(shè)備管理在 Linux 中，每一個(gè)硬件設(shè)備都映射到一個(gè)系統(tǒng)的文件，對于硬盤、光驅(qū)等IDE或SCSI 設(shè)備也不例外。Linux 把各種IDE設(shè)備分配了一個(gè)由hd前綴組成的文件；而對于各種SCSI 設(shè)備，則分配了一個(gè)由s

11、d前綴組成的文件。對于ide硬盤，驅(qū)動(dòng)器標(biāo)識符為“hdx”,其中“hd”表明分區(qū)所在設(shè)備的類型，這里是指ide硬盤了。“x”為盤號（a為基本盤，b為基本從屬盤，c為輔助主盤，d為輔助從屬盤）,“”代表分區(qū)，前四個(gè)分區(qū)用數(shù)字1到4表示，它們是主分區(qū)或擴(kuò)展分區(qū)，從5 開始就是邏輯分區(qū)。例，hda3表示為第一個(gè)ide硬盤上的第三個(gè)主分區(qū)或擴(kuò)展分區(qū),hdb2 表示為第二個(gè)ide硬盤上的第二個(gè)主分區(qū)或擴(kuò)展分區(qū)。對于scsi硬盤則標(biāo)識為“sdx”， scsi硬盤是用“sd”來表示分區(qū)所在設(shè)備的類型的，其余則和ide硬盤的表示方法一樣， 不再多說。例如，第一個(gè)IDE 設(shè)備，Linux就定義為hda；第二個(gè)

12、IDE設(shè)備就定義為hdb；下面以此類推。而SCSI設(shè)備就應(yīng)該是sda、sdb、sdc 等。Linux的分區(qū)規(guī)定（2） 分區(qū)數(shù)量要進(jìn)行分區(qū)就必須針對每一個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行操作，這就有可能是一塊IDE硬盤或是一塊SCSI硬盤。對于每一個(gè)硬盤（IDE 或 SCSI）設(shè)備，Linux 分配了一個(gè) 1 到 16 的序列號碼，這就代表了這塊硬盤上面的分區(qū)號碼。例如，第一個(gè)IDE硬盤的第一個(gè)分區(qū)，在Linux 下面映射的就是hda1，第二個(gè)分區(qū)就稱作是hda2。對于SCSI硬盤則是sda1、sdb1 等。（3） 各分區(qū)的作用在Linux中規(guī)定，每一個(gè)硬盤設(shè)備最多能有4個(gè)主分區(qū)（其中包含擴(kuò)展分區(qū)）構(gòu)成， 任何一個(gè)

13、擴(kuò)展分區(qū)都要占用一個(gè)主分區(qū)號碼，也就是在一個(gè)硬盤中，主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)一共最多是4個(gè)。主分區(qū)的作用就是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行啟動(dòng)操作系統(tǒng)的，因此每一個(gè)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)，或者稱作是引導(dǎo)程序，都應(yīng)該存放在主分區(qū)上。Linux的分區(qū)規(guī)定（2） 分區(qū)數(shù)量要進(jìn)行分區(qū)就必須針對每一個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行操作，這就有可能是一塊IDE硬盤或是一塊SCSI硬盤。對于每一個(gè)硬盤（IDE 或 SCSI）設(shè)備，Linux 分配了一個(gè) 1 到 16 的序列號碼，這就代表了這塊硬盤上面的分區(qū)號碼。例如，第一個(gè)IDE硬盤的第一個(gè)分區(qū)，在Linux 下面映射的就是hda1，第二個(gè)分區(qū)就稱作是hda2。對于SCSI硬盤則是sda1、sdb1 等。

14、（3） 各分區(qū)的作用在Linux中規(guī)定，每一個(gè)硬盤設(shè)備最多能有4個(gè)主分區(qū)（其中包含擴(kuò)展分區(qū)）構(gòu)成， 任何一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)都要占用一個(gè)主分區(qū)號碼，也就是在一個(gè)硬盤中，主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)一共最多是4個(gè)。主分區(qū)的作用就是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行啟動(dòng)操作系統(tǒng)的，因此每一個(gè)操作系統(tǒng)的啟動(dòng)，或者稱作是引導(dǎo)程序，都應(yīng)該存放在主分區(qū)上。Linux的分區(qū)規(guī)定（2）常用分區(qū)/boot 分區(qū)：它包含了操作系統(tǒng)的內(nèi)核和在啟動(dòng)系統(tǒng)過程中所要用到的文件。/usr 分區(qū)：是Linux系統(tǒng)存放軟件的地方，如有可能應(yīng)將最大空間分給它。/home 分區(qū)：是用戶的home目錄所在地，這個(gè)分區(qū)的大小取決于有多少用戶。/var/log 分區(qū)：是系統(tǒng)日

15、志記錄分區(qū)。/tmp 分區(qū)：用來存放臨時(shí)文件。/bin 分區(qū)：存放標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)程序。/dev 分區(qū)：存放設(shè)備文件。/opt 分區(qū)：存放可選的安裝軟件包。/sbin 分區(qū)：存放標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)管理文件。Linux文件系統(tǒng)類型（1） ext2 和 ext3ext3是現(xiàn)在Linux（包括 Red Hat，Mandrake 下）常見的默認(rèn)的文件系統(tǒng)，它是ext2的升級版本。（2） swap 文件系統(tǒng)該文件系統(tǒng)是Linux中作為交換分區(qū)使用的。（3） vfat 文件系統(tǒng)Linux中把DOS 中采用的 FAT 文件系統(tǒng)（包括FAT12，F(xiàn)AT16 和FAT32）都稱為vfat文件系統(tǒng)。（4） NFS 文件系統(tǒng)（5

16、） ISO9660 文件系統(tǒng)光盤所使用的文件系統(tǒng)，在Linux中對光盤已有了很好的支持，它不僅可以提供對光盤的讀寫，還可以實(shí)現(xiàn)對光盤的刻錄。06磁盤的分區(qū)及格式化【實(shí)驗(yàn)20】：磁盤的分區(qū)及格式化一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解Linux中常見的分區(qū)格式； 掌握使用fdisk命令劃分磁盤分區(qū)； 掌握創(chuàng)建文件系統(tǒng)的方法及掛載。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1） 添加硬盤操作。（2） fdisk劃分主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)、邏輯分區(qū)。（3） 文件掛載操作。三、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)操作步驟見本書提供的操作視頻。07邏輯卷技術(shù)介紹邏輯卷技術(shù)介紹LVM（Logical Volume Manager，邏輯卷管理器）最早應(yīng)用在IBM AIX系統(tǒng)上。它的主

17、要作用是動(dòng)態(tài)分配磁盤分區(qū)及調(diào)整磁盤分區(qū)大小，并且可以讓多個(gè)分區(qū)或者物理硬盤作為一個(gè)邏輯卷（相當(dāng)于一個(gè)邏輯硬盤）來使用。這種機(jī)制可以讓磁盤分區(qū)容量劃分變的更靈活。通過使用Linux的邏輯卷管理器(Logical Volume Manager, LVM)，用戶可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整文件系統(tǒng)的大小，把數(shù)據(jù)從一塊硬盤重定位到另一塊硬盤，也可以提高I/O操作的性能，以及提供冗余保護(hù)，它的快照功能允許用戶對邏輯卷進(jìn)行實(shí)時(shí)的備份。對一般用戶來講，使用最多的是動(dòng)態(tài)調(diào)整文件系統(tǒng)大小的功能。這樣，你在分區(qū)時(shí)就不必為如何設(shè)置分區(qū)的大小而煩惱，只要在硬盤中預(yù)留出部分空閑空間，然后根據(jù)系統(tǒng)的使用情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)大小

18、。LVM架構(gòu)圖LVM架構(gòu)圖 PV（Physical Volume，物理卷）：物理卷就是指磁盤,磁盤分區(qū)或從邏輯上與磁盤分區(qū)具同樣功能的設(shè)備(如RAID)，是LVM的基本存儲邏輯塊，處于LVM的最底層，但和基本的物理存儲介質(zhì)（如分區(qū)、磁盤等）比較，卻包含有與LVM相關(guān)的管理參數(shù)。 VG（Volume Group，卷組）：可以看成單獨(dú)的邏輯磁盤，建立在PV之上，是PV的組合。一個(gè)卷組中至少要包括一個(gè)PV，在卷組建立之后可以動(dòng)態(tài)的添加PV到卷組中 。 LV（Logical Volume，邏輯卷）：相當(dāng)于物理分區(qū)的/dev/sdaX。邏輯卷建立在卷組之上，卷組中的未分配空間可以用于建立新的邏輯卷，邏輯卷建立后可以動(dòng)態(tài)的擴(kuò)展或縮小空間。系統(tǒng)中的多個(gè)邏輯卷可以屬于同一個(gè)卷組，也可以屬于不同的多個(gè)卷組。LVM進(jìn)行邏輯卷的管理時(shí)，創(chuàng)建順序是pvvglv。也就是說，首先創(chuàng)建一個(gè)物理卷（對應(yīng)一個(gè)物理硬盤分區(qū)或者一個(gè)物理硬盤），然后把這些分區(qū)或者硬盤加入