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1、NANDFLASHNORFlash廉价磁盘冗余阵列RAID云存储网络附加存储 NAS 存储区域网 san CDN内容分发网络HSM分级存储管理 存储技术 NANDFLASH 非易失闪存技术 NORFLASH 闪速存储器 NANDFLASH与NOR的比较 NANDFLASH是什么 是东芝公司开发的一种非易失闪存技术 具较高的单元密度 可以达到高存储密度 写入和擦除速度较快 Nandflash的特点 NANDFlash具有快速访问 低功耗 抗震性 尺寸小 重量轻等特性 并且稳定性良好 即使在系统电源关闭的情况下仍可保存数据 NANDFLASH的结构 NAND接口由6个主要控制信号构成 1 芯片启动
2、 ChipEnable CE 如果没有检测到CE信号 那么 NAND器件就保持待机模式 不对任何控制信号作出响应 2 写使能 WriteEnable WE WE 负责将数据 地址或指令写入NAND之中 3 读使能 ReadEnable RE RE 允许输出数据缓冲器 4 指令锁存使能 CommandLatchEnable CLE 当CLE为高时 在WE 信号的上升沿 指令被锁存到NAND指令寄存器中 5 地址锁存使能 AddressLatchEnable ALE 当ALE为高时 在WE 信号的上升沿 地址被锁存到NAND地址寄存器中 6 就绪 忙 Ready Busy R B 如果NAND器件
3、忙 R B 信号将变低 该信号是漏极开路 需要采用上拉电阻 NANDFlash嵌入式存储系统结构 NANDFlash嵌入式存储系统结构图 为什么要使用嵌入式存储系统结构 基于NANDFlash的存储系统的设计首先要解决坏块问题 由于NANDFlash自身存在固有坏块并在擦除和编程中又随机产生坏块 因此为了提高设备的可靠性应该将这两种操作分散在闪存不同的块中 以避免对某块的过度操作 NANDFLASH存储器类型之一 有关NANDFLASH的产品 这款采用2 2寸QVGA屏幕 可播放FM广播 内置2GBNANDFlash内存 外插SD存储卡 可播放照片 音乐和影片的MS 6687 最厉害的地方在于
4、可透过v2 0 EDR和802 11b g无线传输 什么是NORFlashMemory NOR技术 亦称为Linear技术 闪速存储器是最早出现的FlashMemory 具有可靠性高 随机读取速度快的优势 在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合 尤其是纯代码存储的应用中广泛使用 如PC的BIOS固件 移动电话 硬盘驱动器的控制存储器等 NOR的传输效率很高 在1 4MB的小容量时具有很高的成本效益 但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能 NORFLASH的电路连接图 NorFLASH的类型之一 相关产品 该款开发板上集成了2MNorFlash NANDFLASH与NOR的比较 两者接口差
5、别 NORflash带有SRAM接口 有足够的地址引脚来寻址 可以很容易地存取其内部的每一个字节 NAND器件使用复杂的I O口来串行地存取数据 各个产品或厂商的方法可能各不相同 8个引脚用来传送控制 地址和数据信息 NAND结构能提供极高的单元密度 可以达到高存储密度 并且写入和擦除的速度也很快 应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口 成本差别 一个NANDFlash存储器的价格较一个NORFlash存储器便宜40 左右 与NORFlash存储器相比 NANDFlash存储器的写访问时间快20倍 尽管NORFlash具有快速随机访问速度 而NANDFlash具有一个长的随
6、机读反映时间 但其具有功耗低 存储容量大 快速擦 写的优点 可靠耐用性差别 在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次 而NOR的擦写次数是十万次 NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势 典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍 每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些 易用性 可以非常直接地使用基于NOR的闪存 可以像其他存储器那样连接 并可以在上面直接运行代码 由于需要I O接口 NAND要复杂得多 在使用NAND器件时 必须先写入驱动程序 才能继续执行其他操作 廉价磁盘冗余阵列RAID 各级RAID的结构特点各级RAID的共性举例介绍RAID RAID0 RAID
7、1 RAID5 RAID10 廉价磁盘冗余阵列RAID 廉价磁盘冗余阵列RedundantArrayofInexpensiveDisks 独立磁盘冗余阵列RedundantArrayofIndependentDisks 简称盘阵列技术1988年 Patterson教授首先提出 优点容量大 速度快 可靠性高 造价低廉 RAID技术主要有三个特点 第一 通过对硬盘上的数据进行条带化 实现对数据成块存取 减少硬盘的机械寻道时间 提高数据存取速度 第二 通过对一阵列中的几块硬盘同时读取 减少硬盘的机械寻道时间 提高数据存取速度 第三 通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式 实现对数据的冗余保护 1 各级R
8、AID的结构特点 2 各级RAID的共性 1 RAID由一组物理磁盘驱动器组成 操作系统视之为一个逻辑驱动器 2 数据分布在一组物理磁盘上 3 冗余信息被存储在冗余磁盘空间中 保证磁盘在万一损坏时可以恢复数据 其中第2 3个特性在不同的RAID级别中的表现不同 RAID0不支持第3个特性 3 有关RAID的几个问题 1 关键问题 如何发现磁盘的失效磁盘技术提供了故障检测操作的信息 2 设计的另一个问题如何减少平均修复时间MTTR典型的做法 在系统中增加热备份盘 3 热切换技术与热备份盘相关的一种技术 1 0RAID0 数据分块 即把数据分布在多个盘上 非冗余阵列 无冗余信息 冗余阵列是多重备份
9、 防止信息丢失 RAID0它没有备份 只是简单的把数据存进去 丢失了找不回来 严格地说 它不属于RAID系列 廉价磁盘冗余阵列RAID RAID0中的数据映射 廉价磁盘冗余阵列RAID 2 0RAID1亦称镜像盘 使用双备份磁盘 每当数据写入一个磁盘时 将该数据也写到另一个冗余盘 形成信息的两份复制品 廉价磁盘冗余阵列RAID 2 1RAID1的特点 读性能好RAID1的读性能能够达到RAID0性能的两倍 写性能由写性能最差的磁盘决定 相对以后各级RAID来说 RAID1的写速度较快 可靠性很高 最昂贵的解决方法 RAID1的每一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
10、只从工作盘读出 所以它的有效容量是总容量的一半以下 想要解决有效容量少的问题 就是买个物理磁盘 即硬盘回来进行扩充 物理磁盘空间是逻辑磁盘空间的两倍 廉价磁盘冗余阵列RAID 2 2RAID1中的镜像和分块如何相互作用 RAID0 1先分块后镜像 廉价磁盘冗余阵列RAID RAID1 0先镜像后分块 廉价磁盘冗余阵列RAID 3 0RAID51 块交叉分布式奇偶校验盘阵列2 数据以块交叉的方式存于各盘 无专用冗余盘 奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上 廉价磁盘冗余阵列RAID 3 1RAID4和RAID5中的信息分布 廉价磁盘冗余阵列RAID 4 0RAID10 Raid0与Raid1的组合体
11、利用奇偶校验实现条带集镜像 RAID的实现与发展1 实现盘阵列的方式主要有三种 软件方式 阵列管理软件由主机来实现优点 成本低缺点 过多地占用主机时间 并且带宽指标上不去 阵列卡方式 把RAID管理软件固化在I O控制卡上 从而可不占用主机时间 一般用于工作站和PC机 廉价磁盘冗余阵列RAID 子系统方式 这是一种基于通用接口总线的开放式平台 可用于各种主机平台和网络系统 2 盘阵列技术研究的主要热点问题 新型阵列体系结构 RAID结构与其所记录文件特性的关系 在RAID冗余设计中 综合平衡性能 可靠性和开销的问题 超大型盘阵列在物理上如何构造和连结的问题 廉价磁盘冗余阵列RAID 网络附加存
12、储 NAS NAS是NetworkAttachedStorage的简称 中文称为网络附加存储 按字面简单说就是连接在网络上 具备资料存储功能的装置 因此也称为 网络存储器 或者 网络磁盘阵列 nas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 NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器 包括存储器件 例如磁盘阵列 CD DVD驱动器 磁带驱动器或可移动的存储介质 和内嵌系统软件 可提供跨平台文件共享功能 NAS本身能够支持多种协议 如NFS CIFS FTP HTTP等 而且能够支持各种操作系统 通过任何一台工作站 采用IE或Netsca
13、pe浏览器就可以对NAS设备进行直观方便的管理 从结构上讲 NAS是功能单一的精简型电脑 因此在架构上不像个人电脑那么复杂 在外观上就像家电产品 只需电源与简单的控制钮 结构图如下 NAS是一种专业的网络文件存储及文件备份设备 它是基于LAN 局域网 的 按照TCP IP协议进行通信 以文件的I O 输入 输出 方式进行数据传输 在LAN环境下 NAS已经完全可以实现异构平台之间的数据级共享 比如NT UNIX等平台的共享 一个NAS系统包括处理器 文件服务管理模块和多个硬盘驱动器 用于数据的存储 NAS可以存取任意格式的文件 包括SMB格式 Windows NFS格式 Unix Linux
14、和CIFS CommonInternetFileSystem 格式等等 典型的NAS的网络结构如下图所示 NAS的优点 NAS是通过网线连接的磁盘阵列 具备磁盘阵列的所有主要特征 高容量 高效能 高可靠 1 NAS具有安装容易 快速的特点 2 易于维护 3 非常好的可扩展性 4 具有更快的响应速度和更高的数据带宽 5 对服务器的要求降低 可大大降低服务器的成本 有利于高性能存储系统在更广的范围内普及及应用 存储区域网 san SAN StorageAreaNetwork 存储区域网 被定义为一个共用的高速专用存储网络 存储设备集中在服务器的后端 因此SAN是专用的高速光纤网络 架构一个真正的S
15、AN 需要接专用的光纤交换机和集线器 存储区域网络是网络体系结构中一种相对新的概念 也是链接服务器和独立于工作网络的在线存储设备的网络 SAN由三个基本的组件构成 接口 如SCSI 光纤通道 ESCON等 连接设备 交换设备 网关 路由器 集线器等 和通信控制协议 如IP和SCSI等 这三个组件再加上附加的存储设备和独立的SAN服务器 就构成一个SAN系统 SAN提供一个专用的 高可靠性的基于光通道的存储网络 SAN允许独立地增加它们的存储容量 也使得管理及集中控制 特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候 更加简化 SAN通过以下三种方式支持服务器与存储设备之间的直接高速数据传输 1 服务器
16、到存储设备 这是服务器与存储设备之间的传统的相互作用模式 其优点在于多个服务器可以串行或并行地访问同一个存储设备 2 服务器到服务器 SAN可用于服务器之间的高速大容量数据通信 3 存储设备到存储设备 通过这种外部数据传输能力 可以在不需要服务器参与的情况下传输数据 从而使服务器周期能更多地用于其他活动如应用程序处理等 这样的例子还包括磁盘设备不需服务器参与就可以将数据备份到磁带设备上 以及跨SAN的远程设备镜像操作 nas和san的区别 NAS 活络勤勉的跑堂 店小二 在存储世界里 NAS相当于餐厅里的跑堂 它适用于文件或数据块访问 作为SAN与工作组或用户之间的网关 换句话说 它的使命是将数据从 厨房 送至相应的 餐桌 NAS能很好的完成 跑堂 这一工作 在小型企业中 NAS能够同时满足两个功能 就象在小餐馆一个人能兼任烹饪上菜两职 但随着企业规模增长 结构日益复杂 需求发生变化 就要把任务进行明确分工 SAN 技艺高超的厨师 我们再用刚才的餐厅打个比方 SAN就相当于烹饪美味佳肴的厨房 它不管食客点了牛排 鲜鱼 鸡肉还是蔬菜 食客需要的一切厨房里都有 只要让跑堂按照点菜单的顺序传
