存储基础存储基础存储基础存储基础欢迎参加UIT存储基础培训培训目标培训内容存储基础讨论哪些问题?VSSHostPlatformsHostPlatforms通道技术通道技术FCIPSCSIRAIDVSS技术技术体系体系性能PerformanceNAS复制云存储硬盘快照重复删除介质技介质技系结构系结构Performance容量capacityDASSAN虚拟化备份ILM磁带MediaManagementMediaManagement存储协议存储协议SAN备份容灾WORMSCSIDAFSNDMPSNIA(存储网络行业协会)存储模型SNIASharedStorageModelApplicationFile/recordlayerFile/recordlayerDatabaseFilesystemainDatabase(dbms)Filesystem(FS)domaesgedoServiceNetworkHostBlocktoragSDeviceBlockaggregationBlocklayerBlocklayerStoragedevices(disks,…)Sto(Source:SNIA)第一章第章SCSI基础SCSI基础WhatisSCSI?SCSI是:标准?标准?总线?协议?SCSI的定义ÂSCSI(SmallComputerSystemInterface,小型计算机系统接口)是一种为小型机研制的接口技术,用于主机与外部设备之间的连接。SCSI总线数据/地址总线主机适配器SCSIID7SCSIID7控制信号SCSI阵列ID0SCSI阵列ID5ID0ID5LUN0LUN1LUN0LUN1LUN2LUN1SCSI历史ÂSCSI-191986年ANSI标准,采纳了SASI接口(1979);9定义了硬盘、磁带和其它存储设备的物理接口、传输协议和标准指令集;ÂSCSI-291994年ANSI标准,SCSI-1的后续接口;9提高速度和总线带宽支持多线指令增加多存储设备类型指9提高了速度和总线带宽,支持多线程指令,增加了更多存储设备类型指令集;ÂSCSI-39更高的速度类型:Ultra2/Ultra160/Ultra320;9更高的速度类型:Ultra-2/Ultra-160/Ultra-320;9物理接口、传输协议和SCSI指令集分层。SCSI-3是所有存储协议的基础,其它存储协议都用到SCSI的指令集SCSI分层模型Initiator设备Target设备SCSI应用SCSI应用应用协议应用层传输服务接口SCSI传输协议SCSI传输协议传输协议互连服务接口传输协议层SCSI物理连接SCSI物理连接互连服务接口互连层互连协议互连层SCSI架构模型特定设备指令集基础指令集架构模SCSI传输协议模型物理连接Â特定设备指令集:包括磁盘设备的“SCSI块指令(SCSIBlockCommands)”等Â基础指令集:所有SCSI设备都必须实现的“基础指令(SCSIPrimaryCd)”Commands)”ÂSCSI传输协议:譬如iSCSI,FCPÂ物理连接:譬如光纤通道FiberChannel,以太网EthernetÂ架构模型:定义了SCSI系统模型和各单元的功能分工SCSI标准框架BlockCommands(e.g.,diskdrive)ReducedBlockCommands(e.g.,diskdrive)StreamCommands(e.g.,tapedrive)(SSC,MediaChangerCommands(e.g.,jukebox)(SCSC2)Multi-MediaCommands(e.g.,DVD)(MMC,MMC-2MMC3MMC4)ControllerCommands(e.g.,RAID)(SCC-2)EnclosureServices(SES,SES-2)(SBC,SBC-2)(RBC)SSC-2,SSC-3)(SMC,SMC-2)2,MMC-3,MMC-4)(SCC-2)Object-BasedStorageDevice(OSD)ManagementServerCommands(MSC)(SES,SES2)特定设备指令集(OSD)(MSC)PrimaryCommands(foralldevices)(SPC,SPC-2,SPC-3)共享指令集ArchitectureModel(SAM,SAM-2,SAM-3)SCSIFiberChannelSSASCSI3架构模型SCSIParallelInterface(SPI-2,SPI-3,SPI-4,SPI-5SerialBusProtocol(SBP-2,SBP-3)FiberChannelProtocol(FCP,FCP-2,FCP-3)SSASCSI-3Protocol(SSA-S3P)SSA-TL2SCSIRDMAProtocol(SRP,SRP-2)iSCSISerialAttachedSCSI(SAS,SAS-1.1)传输协议Relatedstandardsandtechnicalreports(SDV,PIP,SSM,SSM-2,EPI)IEEE1394FiberChannel(FC)SSA-PH1orSSA-PH2InfiniBand(tm)Internet物理接口SCSI-3物理接口SCSI-3SCSI-3InitiatorI/OSystemClassDriver(TapeDeviceDriver)ClassDriver(DiskDeviceDriver)Interface-IndependentSoftwareProgrammingInterface(MiniportInterface,CAM,ASPI,IO)pgg(p,,,)SCSI-3FCPPortDriverSCSI-3ParallelPortDriveriSCSIIPPortDriverSASPortDriverSCSISerialBusProtocol(SBP-2)PtDiPortDriverFiberChannelPortSCSIParallelPortEthernetPortSASSerialPortIEEE-1394(Firewire)PortPortFiberChannelPhysicalI/FSCSIBUSFast/Wide/Ultra/etc.EthernetSerialAttachedSCSIPhysicalI/FFireWirePhysicalI/F物理接口物理接口SCSI术语ÂInitiator:9ASCSIdevicethatrequestsanoperationtobeperformedbyanotherSCSIdevice.9发起操作请求的SCSI设备9发起操作请求的SCSI设备ÂHostAdapter:9AControllerBoardthattranslateshostI/OrequestsintoSCSIrequests.9将操作系统I/O请求转为SCSI命令9将操作系统I/O请求转为SCSI命令ÂTarget:9ASCSIdevicethatperformsanoperationasrequestedbyaninitiator.9响应执行操作请求的SCSI设备9响应执行操作请求的SCSI设备ÂLogicalUnit:9APhysicalorVirtualdeviceaddressablethroughatarget.9SCSI逻辑单元9SCSI逻辑单元ÂLUN:9LogicalUnitNumber.Anencodedthree-bitidentifierforthelogicalunit.9逻辑单元号SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的一般为6个或者15个TargetID或9逻辑单元号。SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的,一般为6个或者15个TargetID或SCSIID来描述这些设备。而实际上我们需要用来描述的对象,是远远超过该数字的,于是引入LUN的概念,也就是说LUNID的作用就是扩充了TargetID,每个Target下都可以有多个LUNdevice,通常简称LUNdevice为LUN。SCSIConfigurationInitiatorTarget0Target0TTInitiatorSCSIBusTarget1InitiatorSCSIBusTarget1Target0TargetnInitiatorTTargetnSCSIBusTerminatorTTMultipleInitiators,MultipleTargetsSingleInitiator,MultipleTargetsInitiatorLUN0TargetLUN1InitiatorSCSIBusTargetLUN1LUN2SilIititSilTtSingleInitiator,SingleTargetLUN2TB限制问题Â对于SCSI驱动,OS会发送SCSIblockcommand命令,而这些SBC里面的LBA地址变量长度,将决定一个Target上LUN能够访问的存储空间。对于命令READ(6)READ(10)READ(12)WRITE(10)WRITE(12)其于命令READ(6),READ(10),READ(12),WRITE(10),WRITE(12),其LBA的地址长度为4字节,即LBA的长度空间为232,LBA的地址为块地址,而块的大小为512Byte,从而其寻址空间为:232*512B2TB以前的大部分OS都是采用这种命令所以存在2T的232*512B=2TB,以前的大部分OS都是采用这种命令,所以存在2T的限制。在SCSIblockcommand第二版(SBC-2)中扩展了该命令,对于READ(16)、READ(32)、WRITE(16)、WRITE(32),其LBA的地址空间为8字节64位突破了该限制8字节64位,突破了该限制。Â目前x86平台下的分区格式多是MBR(masterbootrecord)类型,其分区表定义了一个4个字节的CHS寻址,同样为232*512B=2TB。如果采用GPT(globaluniqueidentifierpartitiontable)类型的分区格式其分区GPT(globaluniqueidentifierpartitiontable)类型的分区格式,其分区表定义了8个字节的LBA寻址,可大大突破2TB。目前Linux2.6.x内核可支持GPT,Itanium下的windows也支持GPT。ÂSCSI协议和OS是造成2TB限制的原因某些文件系统来说是没有限制ÂSCSI协议和OS是造成2TB限制的原因,某些文件系统来说,是没有限制的,比如NTFS,分区上限的理论值是16EB(e=1019),而且没有文件大小限制。第二章第二章存储介质硬盘技术磁带技术硬盘读写数据原理Â磁存储技术的工作原理是通过改变磁粒子的极性来在磁性介质上记录数据。在读取数据时,磁头将存储介质上的磁粒子极性转换成相应的电脉冲信号,并转换成计算机可以识别的数据形式并转换成计算机可以识别的数据形式。Â磁存储设备是利用一层亚微米量级的表面磁介质作为记录信息的媒体,以磁介质的两种不同剩磁状态或不同剩磁方向变化的规律来表示二进制数字信息信息信息转信息,磁表面存储器的信息记录和输出过程都是电、磁信息转换的过程,是通过磁头和运动着的磁介质来实现的。温彻斯特硬盘Â目前用户所使用的硬盘主要是温彻斯特磁盘,简称温盘。温盘的主要特点是:Â把磁头、小车、导轨、主轴和盘片等封装在一个腔体内,制成一个整体组件,称之为头盘组件(HeadDiskAssembly,HDA)。这种结构的最大优点是盘片和磁头之间没有互换要求,每个磁头只读出它自己写入的信息,磁头不再需要作径向和偏斜等调整,有利于提高磁道密度。另外,整体封装有利于防尘,磁头的浮动高度大大降低,提高了位密度和可靠性。Â采用了质量轻、浮力小的磁头。采取了接触起停方式,又称CSS方式(ContactStartStop)。这种方式下,启动和停机时,