1、存儲基礎(chǔ)知識,存儲產(chǎn)品經(jīng)理 鐘加棟,1,-2-,存儲構(gòu)成,網(wǎng)絡(luò)層,連接層,存儲層,備份層,2,-3-,連接層HBA卡,HBA（Host Bus Adapter）卡，也就是主機(jī)總線適配器，安裝于服務(wù)器內(nèi)，用于連接主機(jī)I/O總線和外設(shè)I/O總線，目前主流的HBA卡有:,3,-4-,連接層交換機(jī),4,存儲層:磁盤陣列,什么是磁盤陣列,磁盤陣列的組成,RAID,存儲協(xié)議,存儲架構(gòu)及存儲技術(shù)介紹,5,-6-,存儲層磁盤陣列,磁盤陣列是基于Raid技術(shù)，通過一個(gè)或多個(gè)控制器，把多個(gè)物理磁盤整合成邏輯磁盤，由控制器管理磁盤，進(jìn)行并發(fā)讀寫操作，并提供冗余容錯功能的存儲設(shè)備。,6,磁盤陣列,常見的磁盤陣列組成部

2、分：,主要分類 按控制器數(shù)量： JBOD，雙控制器陣列，多控制器陣列 按對外接口：SCSI陣列， FC陣列，i SCSI陣列等,7,為什么需要磁盤陣列,8,陣列控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu),常見控制器內(nèi)部組件,注：緩存電池、RAID 控制器可選設(shè)計(jì),CPU、緩存、接口速率 是決定控制器性能的關(guān) 鍵硬件組件,一體化設(shè)計(jì),整機(jī)軟硬件一體化 設(shè)計(jì),9,Cache電池,陣列內(nèi)置UPS,三種常見控制器Cache保護(hù)設(shè)計(jì),電池保護(hù)Cache,內(nèi)置UPS保護(hù)控制器,外置UPS保護(hù)整機(jī),陣列外置UPS,10,硬盤的主要指標(biāo),常用指標(biāo),常用指標(biāo),常用指標(biāo),11,硬盤接口技術(shù)發(fā)展趨勢,12,ATA/IDE接口硬盤簡介,13,S

3、CSI接口硬盤介紹,14,FC接口硬盤介紹,15,SATA接口硬盤介紹,16,SAS接口硬盤介紹,17,不同類型接口硬盤的比較,18,RAID （Redundant Array of Independent Disks）即獨(dú)立磁盤冗余陣列，RAID技術(shù)將多個(gè)單獨(dú)的物理硬盤以不同的方式組合成一個(gè)邏輯硬盤，從而提高了硬盤的讀寫性能和數(shù)據(jù)安全性，根據(jù)不同的組合方式可以分為不同的RAID級別,RAID基本概念定義,計(jì)算機(jī)發(fā)展初期，大容量硬盤價(jià)格非常高，而需要存儲的數(shù)據(jù)量越來越大,容量,性能,CPU運(yùn)算速度飛速提高，數(shù)據(jù)讀寫速度不應(yīng)該成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理的瓶頸,信息時(shí)代，數(shù)據(jù)對企業(yè)和個(gè)人的重要性越來越大，

4、數(shù)據(jù)存儲安全更需要保障,RAID,可靠性,19,D,H,L,C,G,K,B,F,J,A,B,C,D,E,F,G,H,數(shù)據(jù),RAID級別 RAID 0,A,E,I,RAID 0即沒有容錯設(shè)計(jì)的條帶硬盤陣列（Striped Disk Array without Fault Tolerance），以條帶形式將RAID組的數(shù)據(jù)均勻分布在各個(gè)硬盤中,20,RAID 1又稱鏡像（Mirror），數(shù)據(jù)同時(shí)一致寫到主硬盤和鏡像硬盤,E,D,C,B,A,E,D,C,B,A,A,B,C,D,E,=,數(shù)據(jù),RAID級別 RAID 1,21,RAID 3即有校驗(yàn)的并行數(shù)據(jù)傳輸（Paralleled transfer

5、with parity），數(shù)據(jù)條帶化分布在數(shù)據(jù)盤中，同時(shí)使用專用校驗(yàn)硬盤存放校驗(yàn)數(shù)據(jù),D0,C0,B0,A0,D1,C1,A1,B1,D2,C2,A2,B2,P D,P C,P A,P B,A,B,C,D,異或運(yùn)算,數(shù)據(jù)盤,校驗(yàn)盤,RAID級別 RAID 3,22,RAID 5與RAID 3機(jī)制類似，但校驗(yàn)數(shù)據(jù)均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，RAID成員硬盤上同時(shí)保存數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息，數(shù)據(jù)塊和對應(yīng)的校驗(yàn)信息保存在不同硬盤上。RAID 5是最常用的RAID方式之一,P4,A3,A2,A1,A0,B4,P3,B2,B1,B0,C4,C3,P2,C1,C0,D4,D3,D2,P1,D0,E4,E3,E2,E1

6、,P0,異或運(yùn)算,A0,B0,C0,D0,A1,B1,C1,E1,A2,B2,D2,校驗(yàn)信息Px分布式存儲,RAID級別 RAID 5,數(shù)據(jù),23,RAID 10是將鏡像和條帶進(jìn)行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID 0,A,B,C,D,E,F,G,H,A,A,C,B,B,C,D,D,E,E,F,F,G,G,H,H,RAID組合級別 RAID 10,24,RAID組合級別 RAID 10,RAID 10是將鏡像和條帶進(jìn)行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID1鏡像對，第二級為RAID 0,A,B,C,D,E,F,G,H,A,A,C,B,B,C,D,D,E,E,F

7、,F,G,G,H,H,25,P13,F1,RAID組合級別 RAID 50,RAID 50是將鏡像和條帶進(jìn)行兩級組合的RAID級別，最低一級是RAID 5鏡像對，第二級為RAID 0,A2,P02,A1,A0,B2,B1,P01,B0,P03,C1,C0,P00,異或運(yùn)算,A0,B0,D0,E0,A1,C0,D1,F0,B1,C1,D2,P12,D1,D0,E2,E1,P11,E0,F0,P10,硬盤0,硬盤1,硬盤2,硬盤3,硬盤4,硬盤5,異或運(yùn)算,26,RAID組合級別 RAID 6,RAID 6 在一次數(shù)據(jù)條帶過程中產(chǎn)生兩個(gè)校驗(yàn)塊并分布于兩塊物理硬盤 中，最大可以承受兩塊硬盤故障；,2

8、7,磁盤陣列RAID級別相對優(yōu)缺點(diǎn),RAID 0 存儲速度最快 沒有容錯 RAID 1 完全容錯 成本高 RAID 3 讀性能較好 沒有多任務(wù)功能 RAID 5 具備多任務(wù)及1塊硬盤的容錯功能 寫入性能較好 RAID 6 具備多任務(wù)及2塊硬盤的容錯功能 RAID 0+1/RAID 10速度快、完全容錯 成本高,28,磁盤陣列的額外容錯功能,熱備用(hot spare or hot standby driver) 在建立磁盤陣列系統(tǒng)的時(shí)候,將其中一磁盤指 定為后備磁盤,此一磁盤在平常并不操作,但若陣 列中某一磁盤發(fā)生故障時(shí),磁盤陣列即以后備磁 盤取代故障磁盤,并自動將故障磁盤的數(shù)據(jù)重建 在后備磁

9、盤之上,29,RAID熱備盤,控制器,可用容量：N-2,壞一塊磁盤不影數(shù)據(jù)存取,重建過程也不會影響數(shù)據(jù)存取,但控制器會偵測到有Spare盤，陣列馬上開始自動重建工作,這時(shí)陣列的數(shù)據(jù)處于危險(xiǎn)狀態(tài),Rebuilding,人工更換磁盤，陣列自動把磁盤設(shè)置為Spare盤,30,存儲協(xié)議-FC（光纖通道）,光纖通道是構(gòu)建FC SAN的基礎(chǔ)，是FC SAN系統(tǒng)的硬件接口和通信接口。FC可以通過構(gòu)建幀來傳輸SCSI的指令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息單元。,31,FC的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),點(diǎn)對點(diǎn),只能連接 2個(gè)設(shè)備 (直接連接),交換式 Fabric,最多支持1千6百萬個(gè)設(shè)備 (光纖通道交換機(jī)),Arbitrated Loop

10、 (仲裁環(huán)),最多支持126個(gè)設(shè)備 (光纖集線器),普及!,32,FC特點(diǎn),33,存儲協(xié)議-iSCSI,iSCSI （Internet SCSI）把SCSI命令和塊狀數(shù)據(jù)封裝在TCP中在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸 iSCSI作為SCSI的傳輸層協(xié)議，基本出發(fā)點(diǎn)是利用成熟的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和延伸SAN,iSCSI協(xié)議棧,34,iSCSI 啟動器-目標(biāo)器模型,啟動器（Initiator） SCSI層負(fù)責(zé)生成CDB（命令描述符塊），將CDB傳給iSCSI iSCSI層負(fù)責(zé)生成iSCSI PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），并通過IP網(wǎng)絡(luò)將PDU發(fā)給target 目標(biāo)器（Target） iSCSI層收到PDU，將CDB傳給

11、SCSI層 SCSI層負(fù)責(zé)解釋CDB的意義。必要時(shí)發(fā)送響應(yīng),iSCSI,TCP,SCSI,IP,Link,iSCSI,TCP,SCSI,IP,Link,Initiator,Target,35,iSCSI優(yōu)點(diǎn),高可靠,高擴(kuò)展,良好的標(biāo)準(zhǔn)化,易管理，IP技術(shù)成熟，具備IP知識的專業(yè)技術(shù)人員多,很低的安裝成本和維護(hù)費(fèi)用：建立在TCP/IP上,減少了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和電纜：不需要特殊的FC交換機(jī),無距離限制，遠(yuǎn)程存儲：異地?cái)?shù)據(jù)交換、備份及容災(zāi),靈活的安全性和QoS保證,36,存儲系統(tǒng)的幾種基本架構(gòu),DAS,NAS,SAN,37,DAS（Direct Attached Storage ）,38,NAS（Netw

12、ork Attached Storage）,NAS = Optimized for File I/O,39,SAN （Storage Area Network）,Separation of Storage from the Server,40,iSCSI存儲網(wǎng)絡(luò),41,主機(jī)訪問存儲模式,Storage Area Networks(SAN),Network- Attached Storage (NAS),Direct- Attached Storage (DAS),存儲 JBOD,應(yīng)用系統(tǒng),文件系統(tǒng),42,多路徑的問題,交換機(jī),磁盤陣列,控制器1,控制器2,HBA01,HBA02,主機(jī)A,LUN

13、 0,LUN 1,LUN0,LUN0,LUN1,LUN1,路徑1：HBA01 控制器1 路徑2：HBA01 控制器2 路徑3：HBA02 控制器1 路徑4：HBA02 控制器2,主機(jī)B,LUN1,LUN0,LUN1,LUN0,43,多路徑軟件,多路徑管理軟件,硬件 (HBAs),?,?,?,?,?,?,?,?,主機(jī)無法讀寫,主機(jī)正常讀寫,44,HBA2,多路徑故障切換HBA故障路徑切換,交換機(jī),磁盤陣列,控制器1,控制器2,LUN 0,LUN 1,HBA2,HBA故障,45,HBA2,多路徑故障切換HBA故障路徑切換,交換機(jī),磁盤陣列,控制器1,控制器2,LUN 0,LUN 1,網(wǎng)卡2,HBA故障,46,多路徑故障切換交換機(jī)故障路徑切換,交換機(jī),磁盤陣列,控制器1,控制器2,LUN 0,LUN 1,交換機(jī)故障,47,多路徑故障切換交換機(jī)路徑切換,交換機(jī),磁盤陣列,控制器1,控制器2,LUN 0,LUN 1,交換機(jī)故障,48,原始數(shù)據(jù),A,C,A,D,C,B,A,B,B,B,C,D,B,A,D,D,A,D,A,B,A,B,C