大话存储总结讲述

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1、大话存储学习总结 目录 硬盘组成及原理 磁盘阵列 SCSI协议 FC协议 DAS,SAN,NAS 硬盘组成及原理 磁盘阵列 SCSI协议 FC协议 DAS,SAN,NAS 硬盘组成及原理 每个盘面的磁头起初停在盘面最内圈。这是一个 特殊区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆 区，启停区外就是数据区。盘面最外圈离主轴最远 的地方是0磁道，数据存储就是从最外圈开始，而0 磁道存放着用于操作系统启动所必需的程序代码。 硬盘组成及原理 接口类型 IDE接口：也称作PATA接口，采用16位数据并行传送方式， 价格低廉、兼容性强、性价比高，主要应用于家用台式机系统 。 SATA接口：Serial ATA

2、，即串行传输ATA，正在逐步取代传 统PATA硬盘，具备更强的纠错能力，有广泛的应用前景。 SCSI接口： Small Computer System Interface,具备与多种类 型的外设进行通信的能力，是一种广泛应用于小型机上的高速 数据传输技术。由于价格昂贵，因此主要应用于中、高端服务 器和高档工作站中。 硬盘组成及原理 硬盘组成及原理 磁盘阵列 SCSI协议 FC协议 DAS,SAN,NAS 什么是磁盘阵列 磁盘阵列式（RAID，redundant array of independent disks）由 一个硬盘控制器来控制多个硬盘互相连接，使多个硬盘的读写同步 ，减少错误并且增

3、加效率和可靠度的一种技术。 通过RAID控制器能够提高服务器存储系统容量、传输数据的速度 和保证数据的冗余性，将一组磁盘驱动器用某种逻辑方式联系起来 ，作为逻辑上的一个磁盘驱动器来使用，以实现用户的需求。 为什么使用磁盘阵列 磁盘阵列 1、提高数据存取速度 2、整合多块磁盘，方便管理 3、提供比较高的安全性 磁盘阵列 在不同磁盘相同偏移处横向逻辑分割，形成条带(stripee) 一个stripee横跨过的扇区或块的个数或字节容量，就是条带 长度 一个stripee在单块磁盘上所占的容量大小，称为一个segment 一个segment中所包含的数据块或者扇区的个数或者字节容量 称为条带深度 磁盘

4、阵列 RAID 0 数据被分成多块写入不同磁盘中，而不像单磁盘系统顺序写入。 优点：I/O负载平均分配到所有驱动器，性能在所有RAID技术 中最高，磁盘利用率最高。 缺点：无冗余无校验功能，任何单个磁盘损坏都会造成数据丢 失的灾难性后果，安全性最低。 RAID 1 磁盘阵列 将两块盘中的一块正常使用，另一块作为正常使用盘的拷贝盘。 优点：对存储数据进行百分之百的备份，安全性最高。 缺点：磁盘空间利用率低，存储成本高。 磁盘阵列 RAID 2 采用汉明码校验技术，在原有数据位中插入一定数量的校验位来进 行错误检测和纠错。它将原本连续的数据，以比特为单位分割存放 到不连续的多块磁盘上。 优点：大数

5、据读写速度较快。 缺点：磁盘利用率低，不易实现，条带深度为1位，不能实现并发。 RAID 3 磁盘阵列 将数据盘中的每一位数据进行XOR运算，然后将结果写入校验盘 对应位置。 优点：提高校验率，减少校验盘 缺点：不能纠正错误，校验盘读写瓶颈，不能实现并发。 RAID 4 磁盘阵列 在RAID 3基础上，增加条带深度，当IO块小于条带深度时， 确保一次IO只占用一个磁盘，但是同样没有解决校验盘争用 问题。 如果通过文件管理系统，合并可以合并的IO，可以人为增大IO 并发几率，最典型的是Netapp公司的WAFL系统。 RAID 5 磁盘阵列 采用分布式校验盘，将校验盘平均分布在RAID组中的每块

6、数据 盘上，在相邻条带之间循环分布。 优点：磁盘利用率高，避免单个校验盘写操作瓶颈，具有较高的盲并 发几率。 缺点：拥有较高写惩罚，控制器设计复杂 RAID 6 磁盘阵列 带有两种分布式存储的奇偶校验码的独立磁盘结构，是 RAID 5的一种扩展，采用两种奇偶校验方法。 优点：高可靠性，最多允许两块磁盘故障。 缺点：磁盘利用率低于RAID 5，配置更复杂。 RAID 0RAID 6 中数字并不代表技术高低，应该针对不同应 用环境及对磁盘数据存储的要求，使用不同的RAID技术。没 有最好的技术，只有最合适的技术。 磁盘阵列 硬盘组成及工作方式 磁盘阵列 SCSI协议 FC协议 DAS,SAN,NA

7、S SCSI协议 SCSI（Small Computer System Interface，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。 在系统中使用SCSI必须要有专门的SCSI控制器，才能支持SCSI设备。 在SCSI控制器上有一个相当于CPU的芯片，它对SCSI设备进行控制， 能处理大部分的工作，减少了CPU占用率。 SCSI 协议中的OSI模型 SCSI是一套完整的数据传输协议，跨越了OSI 模型的7个层次 。 物理层：物理连接，SCSI的物理电气参数。 链路层：传输数据帧到对等端，采用CRC冗余校验来保证数据 的可靠性，如果数据帧传输过程中产生错

8、误，则丢弃这一帧。 传输层：保障此端的数据成功的传送到彼端，与数据链路层不 同，一旦帧出错，传输层会告知传送端的对等层重新传送，来 保障数据传输。 网络层：SCSI总线的寻址方式，按照控制器-通道-SCSI ID- LUN ID来寻址。SCSI ID即节点设备ID，一条SCSI总线上可以 存在16个节点，每个ID不可重复，其中SCSI控制器占用一个节 点，且SCSI ID=7，优先级最高。 SCSI协议 SCSI控制器 ID 7 SCSI总线 SCSI 设备 ID 0 SCSI 设备 ID 15 LUN 0 LUN 1 LUN 2 LUN 0 LUN 1 终结电阻 SCSI协议 SCSI总线模

9、型 硬盘组成及工作方式 磁盘阵列 SCSI接口 FC协议 DAS,SAN,NAS FC(Fibre Channel)是“网状通道”的意思， FC协议 其实并不能翻译成光纤协议，只是FC协议普遍采用光 纤作为传输线缆而不是铜缆，因此很多人把FC称为光 纤通道协议。在逻辑上，FC可以看作是一种用于构造 高性能信息传输的、双向的、点对点的串行数据通道 。在物理上，FC是一到多对应的点对点的互连链路， 每条链路终结于一个端口或转发器。 FC协议 FC协议 FC网络拓扑结构 仲裁环（FC-AL） 仲裁环是一个共享的、可提供吉比特带宽的环状网，其连接方式与 IBM的令牌环网类似，在仲裁环拓扑中，设备必须根

10、据仲裁访问环 路。 交换网(Fabric) 交换网是指一个或多个光纤交换机，以单独或扩展型方式存在于网 络中，接入网络中的所有节点之间都可以同时进行点对点通信。 FC-AL结构示意图 FC协议 FC交换机 Fabric结构示意图 FC协议 FC终端 FC终端 FC终端 FC终端 FC终端 FC终端 FC网络层寻址 WWNN(World Wide Node Name)：每个FC设备拥有唯一的一个WWNN代 表设备本身。 WWPN(World Wide Port Name):FC设备每个端口都有世界范围内唯 一的一个WWPN。 FC协议在WWPN上再映射一层寻址机制，为每个连接到FC网络中的接口

11、分配一个Fabric ID Domain IDArea ID Port ID 交换机号交换机端口组号端口号 FC协议 FC协议中端口类型 交换机端口 F端口：交换机上与N端口对应的端口 FL端口：FC交换机上连接开放仲裁环的中介端口 E端口：连接交换机与交换机的端口 G端口：万能端口 设备端口 N端口：连入FC交换机终端节点的端口 L端口：仲裁环上节点端口 NL端口：具备N端口与L端口特性 FC协议 硬盘组成及工作方式 磁盘阵列 SCSI协议 FC协议 DAS,SAN,NAS DAS, SAN,NAS DAS(Direct Attached Storage，直接连接存储)，存储设备是通过电 缆

12、（通常是SCSI接口电缆）直接到服务器。IO请求直接发送到存储设 备。存储设备只与一台主机服务器相连，其他主机不能使用这个存储 设备。 NAS(Network Attached Storage,网络附加存储)，是一种将分布、独 立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和 应用服务器进行访问的技术。它使用一个专用存储服务器与网络直接 相连，通过NFS或CIFS对外提供文件级访问服务。 SAN(Storage Area Network，网络区域存储)，它是一种将存储设备与 相关服务器通过FC交换机等设备连接起来的高速专用子网。 DAS,SAN,NAS SCSI FC FC交换机 DASNAS SAN 应用服务器 以太网交换机 DAS,NAS,SAN性能比较 DASNASSAN 本质存储设备存储设备存储网络 传输单位块I/O文件I/O块I/O 网络连接协议SCSITCP/IPFC 优点连接方式简单， 成本低 兼容性好，资源 共享 传输速率快，性 能高 缺点扩展性有限，资 源不能共享 传输速率低成本高，技术复 杂 THANKS 谢谢