02存储基础知识培训胶片v10..

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1、存储基础知识培训,ISSUE 1.0,贾小江（47678）,1,本课程主要介绍了存储的基础知识和概念，并且以我司OceanStor系列存储为例直观介绍了存储产品在硬件可靠性设计、软件可靠性设计以及可靠性级连和主机连接方面的基本知识，使大家对存储有一个大致的了解，对于其它存储产品基本类似，以后学习起来容易一些。 最后一章也以我司OceanStor为例介绍了存储开局的基本过程，使大家对开局过程有一个大致的了解，对于其他存储产品基本过程也是类似的。,2,网络全景图,IP Network,OSS,Prepaid platform/IN,FireWall 1,FireWall 2,Router1,Rou

2、ter2,LanSwitch 1,Disk Array,FC or SCSI,GE,GE,MMS Server/ Charge Server,Portal Server,OMC Server,Report Server,LanSwitch 1,Tecal E8000,Disk Array,Relay Server集群 (1.2n),负载均衡 （主备）,3,网络位置,本节课所讲述的存储设备在整个网络架构中位于服务器端，经常与华为服务器Tecal E8000（以前也叫OSTA2.0, ATAE,T8000,M12000）配套使用。 存储主要用来存储各种业务数据，以供服务器进行读写和访问。,4,课程

3、目标,学习完此课程，您将会： 掌握存储的基础知识和技能，了解存储的基本构架和可靠性设计，熟悉存储的各种特性和功能。 掌握存储开具的基本过程和步骤，以便在以后的开局和维护当中思路清晰，顺利上手。,5,参考资料,6,第1章 存储的基本概念 第2章 OceanStor存储产品介绍 第3章 SANtricity管理软件介绍 第4章 开局基本知识介绍,7,第1章 存储的基本概念 第1节 存储设备与RAID 第2节 热备盘与重构 第3节 存储接口技术 第4节 存储的三种组网方式,8,存储设备介绍,所有的存储设备都是若干物理磁盘和磁盘控制器的集合。磁盘负责具体的数据存储，磁盘控制器负责协调主机和磁盘之间的数

4、据传输。 “存储技术”所涉及面非常广，比如说数据的读写速度、存储机制、可靠性、容错性等等 这里重点介绍与工作关系相对密切的可靠性、容错性方面的有关知识点： RAID HotSpare,9,RAID 概念,常用 RAID 级别 RAID 0 RAID 1 RAID 10 RAID 3 RAID 5,RAID Redundant Arrays of Inexpensive Disks 廉价冗余磁盘阵列，由数颗硬盘组成一个容错阵列系统,使用RAID的好处 提供硬盘串接，将所有的硬盘组成一个虚拟的大硬盘 可将资料切割成许多区块，当读取或写入资料时以并行的方式对多颗硬盘进行存取动作，当硬盘颗数愈多时，愈

5、能增加存取速度。 通过镜像或异或校验提供硬盘容错功能。,10,RAID 0 条带存储(Striping),原理：又称数据分条，即把数据分成若干 相等大小的小块，并把它们写到阵列上不 同的硬盘上，这种技术又称“Stripping” （即将数据条带化），数据分布在多个盘 上，在读写时是以并行的方式对各硬盘同 时进行操作。,优点 磁盘空间利用率最高 在所有的级别中，RAID 0的速度是最快的,缺点 无冗余功能，如果一个磁盘损坏，则所有的数据都无法使用 不适合关键业务,应用 媒体编辑 图像编辑 需要高带宽的应用,11,RAID 0 条带存储(Striping),RAID 0,12,RAID 1 镜像/

6、双工(Mirroring / Duplexing),优点 数据安全性相对其它RAID级，是最好的 缺点 磁盘利用率只有50%，是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别,原理：即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据,应用 财务 金融 需要高数据可用性的应用,13,RAID 1,RAID 1 镜像/双工(Mirroring / Duplexing),14,RAID 10 (镜像阵列条带化),优点 容错能力强 高性能 缺点 磁盘利用率低,RAID 10

7、，也称为镜像阵列条带 原理：建立在RAID1 和RAID0 的基 础上而形成的。使用4、6、8.块磁盘。 每两块磁盘作RAID1，然后将形成的低 级阵列重新组合作RAID0。,应用 需高性能、高可用性的数据库应用,15,RAID 1+0,RAID 10 (镜像阵列条带化),RAID1,RAID1,RAID0,16,RAID 3 (条带分布+专用盘校验),原理：使用至少三块硬盘配置，在其中的一块硬盘上存贮专用的校验数据，当某块硬盘出现故障时，其它硬盘可以通过校验数据将有故障的硬盘的数据重新恢复出来。 特点：数据以位或字节的方式存于各盘（分散记录在组内相同扇区的各个硬盘上）,优点 高可用性 磁盘利

8、用率较高(N-1) 并行I/O传输，顺序读性能较高 缺点 校验盘成为性能瓶颈 每次读写牵动整个组，每次只能完成一次I/O,应用 流媒体服务器 图像编辑 视频编辑,17,RAID 3,RAID 3 (条带分布+专用盘校验),18,RAID 5 (条带技术+分布式校验),原理：RAID5 将所有校验的数据分别存贮在所有的硬盘上,每一个硬盘的不同地方既存贮数据，也存贮校验数据。当某块硬盘出现故障时，其它硬盘可以通过校验数据将故障的硬盘的数据重新恢复出来。,优点 高可用性 磁盘利用率较高(N-1) 随机读写性能高 缺点 异或较验影响存储性能,应用 文件及应用服务器 数据库服务器 Web, E-mail

9、, and News 服务器 局域网服务器,19,RAID 5,RAID 5 (条带技术+分布式校验),20,RAID 级别比较,其中RAID3与RAID5的区别为：RAID3更适合于顺序存取，RAID5更适合于随机存取。需要根据具体的应用情况决定使用那种RAID级别。,21,RAID 级别比较,22,第1章 存储的基本概念 第1节 存储设备与RAID 第2节 热备盘与重构 第3节 存储接口技术 第4节 存储的三种组网方式,23,常用的存储技术简介-HotSpare,所谓热备份是在建立RAID磁盘阵列系统的时候，将其中一磁盘指定为热备磁盘，此热备磁盘在平常并不操作，当阵列中某一磁盘发生故障时，

10、热备磁盘便取代故障磁盘，并自动将故障磁盘的数据重构在热备磁盘上。 热备盘分为：全局热备盘和局部热备盘 全局热备盘：针对整个磁盘阵列，对阵列中所有RAID组起作用。 局部热备盘：只针对某一RAID组起作用。 因为反应快速，加上快取内存减少了磁盘的存取，所以数据重构很快即可完成，对系统的性能影响不大。 对于要求不停机的大型数据处理中心或控制中心而言，热备份更是一项重要的功能，因为可避免晚间或无人守护时发生磁盘故障所引起的种种不便。,24,热备与重构,在线操作特性 系统中需设置一个热添加的备份盘或用一个新的替代磁盘替代故障磁盘 当满足以下条件时开始数据自动重构 有一个热备份盘存在 独立于故障磁盘的所

11、有磁盘都配置为冗余阵列(RAID1,3,5,0+1) 所有的操作都是在不中断系统操作的情况下进行的,RAID5 set of drives:4 active,1 hot-spare,COPY BACK完成,某个磁盘损坏，重构过程开始,重构过程结束，RAID5可靠性恢复冗余,插入新磁盘，COPYBACK开始,25,第1章 存储的基本概念 第1节 存储设备与RAID 第2节 热备盘与重构 第3节 存储接口技术 第4节 存储的三种组网方式,26,存储接口技术,IDE/ATA-低成本存储连接总线结构 SCSI-高性能连接存储设备和服务器 Serial ATA-串行ATA技术，速度更快 iSCSI-利用

12、TCP/IP协议连接存储设备 Infiniband-替代PCI总线的高性能的网络技术。 Fiber channel-存储区域网(SAN)的基础，扩展性更大，距离更远。（重点介绍）,27,IDE/ATA-低成本存储连接总线结构,IDE/ATA接口出现，使硬盘在性能、可靠性和兼容性上有了飞跃的发展。 IDE/ATA硬盘在当今个人计算机上广泛使用。并以较低的成本提供卓越的性能。 用于系统内部存储设备。例如：硬盘、光驱、磁带机的连接。,补充：SATA与并行ATA的不同 并行ATA数据线由80根线组成，非常宽；SATA数据线仅有7根弦，较窄，不会影响机箱内部散热风流。 并行ATA数据线最远传输距离为12

13、英寸，过长会造成信号的衰减；SATA数据线最远传输距离可达1米，更有利于机箱内部走线，保障系统散热。,28,SCSI-高性能连接存储设备和服务器,各方面特性优于IDE，主要用于高端系统的连接，由于成本较高很少在家用和商用个人电脑中使用。 SCSI存储是以主机为中心的；一条SCSI总线上可以串接多台不同类型的设备。,29,iSCSI和Infiniband,iSCSI-利用TCP/IP协议连接存储设备 iSCSI是Internet Small Computer System Interface的缩写，可以理解为SCSI over IP。 Internet SCSI(iSCSI)目前是一个标准协议草

14、案，其目的是要将SCSI命令封装到TCP/IP数据包中，使I/O数据块可通过IP网络传输。 iSCSI可用于构成基于IP的SAN，一种简单而强大的技术为用户提供高速、低价、长距离的存储解决方案。 InfiniBand 是一种交换结构I/0技术 它的结构设计非常紧密，大大提高了系统的性能、可用性和有效性，能缓解各硬件设备之间的数据流量拥塞。,30,Fiber Channel 标准与组件,Fiber Channel 标准： Fiber channel是一种高性能的串行连接标准。 FC的接口传输速率目前有1G、2G、4G、10G（将来）bit/s几种标准。 支持多种通用的传输协议(SCSI、IP)。

15、 传输介质可以选择铜缆或光纤，支持多种互联拓扑结构。,Fiber Channel 组件： HBA卡：Host Bus Adapter(主机通道适配器)，FC HBA卡在应用中，相当于SCSI卡。我们后面讲倒的node和port就在HBA卡上， FC switch：光纤交换机，SAN架构中核心设备，连接服务器和存储设备。,31,FC网络,Server,HBA卡,32,Node基本概念,Node发送或者接收传输数据 它是数据的源或者目的地 一个Node包含一个或多个Port,33,Port基本概念,Port从Node取得数据，并发送或者接收这些数据 Port与光纤相连 数据以1Gb/s或2Gb/s

16、（即100MB/s或200MB/s）的速度传输,34,Link基本概念,Link将Fibre Channel中的数据从一个Port传到下一个Port 包含光/电接收器/发送器 一个Link由两个相对方向的单向光纤传输组成 用于任何一种FC拓扑结构,35,Fibre Channel寻址,每一个Node和每一个Port都有一个唯一的WWN（Word Wide Name,36,Fibre Channel的拓扑结构是怎样的？,Point to point （点到点） Arbitrated loop （仲裁环） Switched Fabric （交换光路）,37,Point-to-point,N_Port,两个Port独享所有的Link带宽 是Arbitrated Loop的一种特例,Node,N_Port,Node,Fibre,38,Arbitrated loop,Node之间共享带宽 采取仲裁协议来获得对Loop的控制权,NL_Por