(培训教材)存储基础知识

HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.华为赛门铁克售前工程师培训教材－存储产品HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.存储系列产品课程目录存储基础知识存储产品介绍123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HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page4HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.存储系列产品课程目录存储基础知识存储产品介绍123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page5HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page6HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.传统计算机存储系统的问题CPU硬盘RAMServer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page7HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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RAMServerRAID功能SCSI卡JBOD(JustBoundOfDisk)page8HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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RAMServerSCSI卡控制器page9HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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ServerHBA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page10HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.存储网络的基本形态DAS(DirectAttachedStorage)NAS(NetworkAttachedStorage）SAN(StorageAreaNetwork)网络存储几种常见类型page11HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.DAS(DirectAttachedStorage)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page12HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.NAS(NetworkAttachedStorage)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page13HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.SAN(StorageAreaNetwork)高可用性，高性能的专用存储网络，用于安全的连接服务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page14HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.存储网络的三种形态比较DASNASSAN传输类型SCSI、FCIPIP、FC、SAS数据类型数据块文件数据块典型应用任何文件服务器数据库应用优点磁盘与服务器分离，便于统一管理不占用应用服务器资源广泛支持操作系统扩展较容易即插即用，安装简单方便高扩展性高可用性数据集中，易管理缺点连接距离短数据分散，共享困难存储空间利用率不高扩展性有限不适合存储量大的块级应用数据备份及恢复占用网络带宽相比NAS成本较高安装和升级比NAS复杂page15HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page16HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.常见存储接口技术存储接口IDE/ATASATAFCSASSCSIpage17HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page18HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.SCSI接口概述SCSI（SmallComputerSystemInterface，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。page19HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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。page20HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.SAS接口概述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4×3Gb/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。page21HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.FC接口概述FC（FiberChannel，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。page22HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page23HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.磁盘阵列JBODRAID磁盘阵列page24HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.JBODD0FEDD0CBAA,B,C,D,E,F数据写入JBOD（JustaBunchofDisks）：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。page25HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.RAIDRAID（RedundantArrayofIndependentDisks）：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。RAIDpage26HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.RAID的数据组织方式D7D4D1驱动器2D6D3D0驱动器1D8D5D2驱动器3条带2(strip)条带1(strip)条带0(strip)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。page27HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.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page28HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.RAID0的工作原理D4D2D0驱动器1D6D5D3D1驱动器2D0,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D2D1D0D5D4D3D0逻辑磁盘page29HuaweiSymantecTechnologiesCo.,Ltd.RAID0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