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1、Page 1,06.JAN 2007,网络存储的基础知识培训,存储产品线行销部,Page 2,存储网络的发展概述 存储网络基本概念 几个关键问题和概念 存储市场介绍,Page 3,课程目标,掌握存储的技术过去和发展过程 了解存储的基本知识 对网络存储有一个基本认识 作为与客户交流的谈资,课程题目：存储网络的发展概述,学习完此课程，您将会：,Page 4,数据存储技术概述,多媒体、大型数据库、网络、Internet、电子商务等迅猛发展 大型科学实验：生物、大气、高能物理等 全球每年数据增长达到 50-100! 人们越来越依赖数据,1998,2003,Terabytes Storage Requi
2、red,54 Million TB,Cost of Data Management per GB/Month,Rising Storage Mgmt Cost,2001,数据爆炸性增长,Page 5,举例： 假如有100T数据，买 100G大小的磁盘，需要1000个！ 如何把1000个磁盘连接起来？ 如果用一般的PC，需要250台！ 数据存放起来了，如何管理和使用？ 性能如何？ 常用的方案，用服务器连接磁盘阵列，这样可否解决问题？这种方案就是传统的数据存储技术。,海量存储很多硬盘？,传统的数据存储技术,传统的客户服务器结构,Page 6,传统计算机存储系统的问题,CPU,硬盘,RAM,计算机存
3、储系统,可扩展性不够 - 总线结构，而非网络结构 - 可连接的设备受到限制 - 增加容量时，需停机 性能级别不够高 数据难以共享,传统计算机存储系统的局限性：,具有高数据传输率、低延迟、高可靠性等特性，但有很多不足;,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,Page 7,外部磁盘阵列的演变,CPU,硬盘,RAM,早期外部存储系统,SCSI卡,SCSI电缆,JBOD(Just Bound Of Disk),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
4、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,RAM,SCSI卡,控制器,SCSI电缆,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,演进,Page 8,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,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
5、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,web server,mail server,30%,99%,Client,Client,Client,Client,Page 9,存储网络的发展概述 存储网络基本概念 几个关键问题和概念 存储市场介绍,Page 10,课程目标,掌握网络存储的基本概念 掌握网络存储的基本形态 了解RAID的基本形态 了解网络存储的功能形态,课程题目：网络存储的基础概念,学习完此课程，您将会：,Page 11,存储的基本概念,总的来讲可以包含两个方面的含义：,存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些
6、介质上并能保证有效的访问。,它是数据临时或长期驻留的物理媒介 它是保证数据完整安全存放的方式或行为,存储的特征,Page 12,存储网络的基本形态,DAS (Disk Attached Storage) NAS (Network Attached Storage） SAN (Storage Area Network),网络存储几种常见类型,Page 13,DAS(Direct Attached Storage),优点： 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； 缺点： DAS没有独立操作系统，也不能提供跨平台的文件共享
7、，各平台下数据需分别储存； 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。,Page 14,NAS(Network Attached Storage),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是在RAID的基础上增加了存储操作系统；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
8、享的数据上数据；磁盘I/O会占用业务网络带宽。,Page 15,SAN(Storage Area Network),一种高可用性，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 ；,Page 16,存储网络的三种形态比较,SCSI/FC,GE,GE,FC,FC,DAS,NAS,SAN,
9、FC Switch,LAN Switch,SCSI存储/FC存储,NAS存储,FC存储,Server,Page 17,存储的功能分类,为了减少企业对存储的整体投入，通常不同的数据采取不同的存储方式，因此在一个较大的存储系统中存储设备会分成：,在线关键数据,近线/归档数据,离线/归档数据,失效数据,时间,数据对业务影响,Page 18,在线数据存储,归档数据存储,附加磁盘（暂存）,可移动介质,随着数据价值的变化而改变存储位置,减少归档存储空间,数据分级存储,自动检索和管理数据以适应企业的变化和业务需要,APP,Page 19,Raid 技术,RAID=Redundant Array of Ind
10、ependent Disks,RAID 翻译成中文即为独立磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列。简单的说，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级。 在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储性能要比单个硬盘高很多，而且可以提供数据冗余。,SCSI技术与RAID技术(容易混淆的概念),SCSI是SmallComputerSystemInterface(小型计算机系统接
11、口)的英文缩写。SCSI最早是一种并行连接使用SCISI命令的计算机硬件接口。 RedundantArrayofInexpensive(orIndependent)Drive。RAID是1988年由美国加州大学的Berkeley分校的DavidPatterson等几人提出来的。,Page 20,RAID的存取模式,RAID条切“striped”的存取模式,在使用数据条切DataStripping的RAID系统之中，对成员磁盘驱动器的存取方式，可分为两种： 独立存取IndependentAccess 并行存储ParalleledAccess RAID2和RAID3是采取并行存取模式。RAID0、
12、RAID4、RAID5及RAID6则是采用独立存取模式,并行存取模式支持里，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，如此一来，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。 为了达到并行存取的功能，RAID中的每一个磁盘驱动器，都必须具备几乎完全相同的规格：转速必须一样；磁头搜寻速度AccessTime必须相同；Buffer或Cache的容量和存取速度要一致；CPU处理指令的速度要相同；I/OChannel的速度也要一样。总而言之，要利用并行存取模式，RAID中所有的成员磁盘驱动器，应该使用同一厂牌，相
13、同型号的磁盘驱动器。,相对于并行存取模式，独立存取模式并不对成员磁盘驱动器作同步转动控制，其对每个磁盘驱动器的存取，都是独立且没有顺序和时间间格的限制，同时每笔传输的数据量都比较大。因此，独立存取模式可以尽量地利用overlapping多任务、TaggedCommandQueuing等等高阶功能，来“隐藏”上述磁盘驱动器的机械时间延迟Seek和RotationalLatency。 由于独立存取模式可以做overlapping多任务，而且可以同时处理来自多个主机不同的I/ORequests，在多主机环境如Clustering，更可发挥最大的性能。,独立存取IndependentAccess,并行
14、存取ParalleledAccess,Page 21,RAID级别,RAID技术经过不断的发展，现在已拥有了从 RAID 0 到 6 七种基本的RAID 级别。另外，还有一些基本RAID级别的组合形式，不同RAID 级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本。下面就针对一些最为常用的 RAID级别做简单介绍。,RAID0存取速度最快没有容错 RAID1完全容错成本高 RAID3写入性能最好没有多任务功能 RAID4具备多任务及容错功能Parity磁盘驱动器造成性能瓶颈 RAID5具备多任务及容错功能写入时有overhead RAID0+1/RAID10速度快、完全容错成本高,Page 22
15、,E,D,C,B,J,I,H,G,: : :,: : :,: : :,: : :,: : :,F,A,Controller,Data blocks,Data disks,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,RAID 0级别介绍,要点: RAID 0 通过条带把数据分布在 组内所有硬盘上，从而可以并 发的读写而提升性能 优点: 速度快且利用率高 缺点: 一个盘故障将导致全部数据丢 失,Page 23,RAID 1级别介绍,Mirror disk,Data disk,Data blocks,Controller,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,A,A,: : :,B,J,: : :,B
16、,J,要点: RAID 1 数据在个硬盘之间 相互镜像 优点: 任何一个硬盘故障不丢失数据 且不影响性能 缺点: 成本高，利用率低,Page 24,RAID 5级别介绍,Data blocks,(A-D)P,D,C,B,A,Controller,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,H,(E-H)P,G,F,: : :,: : :,: : :,: : :,: : :,E,Data disks + Parity disks,:Parity,要点:RAID 5 采用条带和奇偶 校验 优点:通过条带提升性能，通过奇偶校验提高可靠性 缺点:对于密集的随机小的写 以及一个磁盘故障 情况下性能较差,一块校验盘,Page 25,RAID 1+0级别介绍,Data disk,Controller,Data blocks,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,A,A,B,I,G,E,C,I,G,E,C,J,H,F,D,H,J,F,D,B,要点:RAID 1+0 既采用条带技术又采用镜像技术 优点:性能高于 RAID 1，可靠性相当 缺点:成本高，利用率低,Mirror disk,Data disk,
