磁盘阵列,DAS,NAS, SAN

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1、数据备份与灾难恢复授课老师：罗熹邮箱：2.3 磁盘阵列技术l 当前广泛应用的存储类型有两种：基本存储和动 态存储。 l 基本磁盘：分区（Partition） l 动态磁盘：卷（Volume）卷可以扩展到包含非邻接的空间，这些空间可以在任 何可用的磁盘上 对每个磁盘上可以创建的卷的数目没有限制 动态磁盘的配置信息不是存储在注册表中，而是存储 在磁盘上，这样可以保证这些配置信息能被及时更新 并复制到所有动态磁盘中，这样，单个磁盘的损坏将 不会影响 访问其他的磁盘上的数据。2.3 磁盘阵列技术l 磁盘管理界面2.3 磁盘阵列技术lRAID（Redundant Array of Independent

2、 Disks） “独立磁盘冗余阵列”，简称磁盘阵列（Disk Array）：是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的 相互连接，使多个硬盘的读写同步，减少错误， 增加效率和可靠度的技术。 2.3 磁盘阵列技术l 动态磁盘卷类型 简单卷 带区卷 跨区卷 镜像卷 RAID-5卷2.3 磁盘阵列技术l简单卷：包含单一磁盘上的磁盘空间，和 分区的功能一样。 2.3 磁盘阵列技术l 跨区卷（Span）：将多个磁盘上的空间合并到一 个逻辑卷中，使用RAID-0。 跨区卷不能提高磁盘读写性能 跨区卷不提供容错2.3 磁盘阵列技术l 带区卷（Striping）：将2个或更多（最多32个） 磁盘上的可用空间区域合并至

3、一个逻辑卷，使用 RAID-0。 带区卷同时向各磁盘读写，从而显著提高读写性能 带区卷不能被扩展或镜像，不提供容错 若带区卷中的一个磁盘出错，则整个卷无法工作 创建带区卷时，最好使用相同大小、型号和制造商的 磁盘2.3 磁盘阵列技术跨区卷带区卷l跨区卷与带区卷的区别2.3 磁盘阵列技术l 镜像卷：将相同的数据同时复制到2个磁盘中（至 少由2个磁盘组成），使用RAID-1。 镜像卷能提供极佳的数据安全性 镜像卷花费高，实际磁盘容量是总容量的一半 镜像卷可以提高读性能，但写性能有所下降 创建带区卷时，最好使用相同大小、型号和制造商的 磁盘2.3 磁盘阵列技术l 镜像卷 RAID-1只要保证任何一对

4、镜像盘中至少有一块磁盘可 以使用，甚至可以在一半的磁盘出现问题时不间断的工 作。 出现磁盘故障的RAID系统称为在降级模式的RAID。虽 然此时仍然可以继续使用，但是系统将不再可靠。 更换故障磁盘之后，原有好盘中的数据必须被复制到新 盘中。这一操作被称为同步镜像。 RAID-1主要通过二次读写实现磁盘镜像，所以在需要 频繁写入数据的环境中，磁盘控制器的负载相当大。为 避免出现性能瓶颈，使用多个磁盘控制器就显得很有必 要。2.3 磁盘阵列技术lRAID-3卷：至少需要3个磁盘，通过在特定的磁盘 上写入校验码来保证数据的正确性。只能查错不能纠错。 以并行的方式来存放数据，但速度没有RAID 0快。

5、校 验码在写入数据时产生并保存在另一个磁盘上。 RAID 3使用单块磁盘存放奇偶校验信息。如果一块数 据磁盘失效，奇偶盘及其他数据盘可以重新产生数据。 如果奇偶盘失效，则不影响数据使用。2.3 磁盘阵列技术lRAID-3卷（带奇偶校验的磁盘阵列）： 利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高 ，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为n-1/n。 RAID 3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但 对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。主要用于 图形（包括动画）等要求吞吐率比较高的场合。2.3 磁盘阵列技术l RAID-5卷（分布式奇偶校验磁盘阵列）： 至少需要3个磁盘（最多32个），通过

6、给每个磁盘添 加奇偶校验信息带区实现容错。 若某个磁盘出现故障，可以利用其余磁盘上的数据和 奇偶校验信息重建发生故障的磁盘上的数据 RAID-5卷不能包含系统分区 RAID-5卷可以提供优秀的读性能 RAID-5卷的写性能较差（需要计算奇偶校验信息）2.3 磁盘阵列技术l RAID-3与RAID-5：2.3 磁盘阵列技术l 常见RAID技术比较RAID级别RAID-0RAID-1RAIID-3RAID-5RAID-10别名条带镜像专用奇偶 位条带分布式奇 偶位条带镜像阵列 条带容错性无有有有有冗余类型无有有有有读性能高低高高中随机写性能高低最低低中连续写性能高低低低中需要的磁盘数2个2*N个

7、3个 3个4*N个可用容量总容量50%总容量（n-1）/n 总容量（n-1）/n 总容量50%总容量2.4 数据存储技术的发展l存储分类2.4 数据存储技术的发展lDAS直接外挂存储（Direct Attached Storage）： 把外部的数据存储设备直接挂在服务器内部的总 线上，数据存储设备成为服务器结构一部分2.4 数据存储技术的发展l DAS适用环境：服务器在地理分布上很分散 存储系统必须被直接连接到应用服务器上时 包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们 需要直接连接到存储器上，群集应用和一些邮件服务 也包括在内。 l DAS不足 依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存

8、储 维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源 SCSI通道成为IO瓶颈 系统升级会造成业务系统停机，给企业带来经济损失2.4 数据存储技术的发展lNAS网络接入存储(Network-Attached Storage）： 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” 。2.4 数据存储技术的发展lNAS的主要参数网络接口 CPU内存 存储容量 操作系统2.4 数据存储技术的发展lNAS的优点即插即用，支持多平台、多协议 物理位置灵活，支持TCP/IP，无兼容性要求独立于应用服务器 管理设置简单 lNAS的缺点数据存储备份时占用网络带宽，影响其他应用

9、 可扩展性受限制 仅支持文件级的应用2.4 数据存储技术的发展lSAN存储区域网络(Storage Area Network)：主要采 用光纤通道技术，通过光纤通道交换机连接存储阵 列和服务器主机，建立专用于数据存储的区域网 络。 2.4 数据存储技术的发展lSAN的特点 高数据传输速率（1000Mbps） 高容量数据存储 存储功能被外化 易于集成，减轻存储设备异构化程度，降低维 护工作量和费用 数据集中，提高数据可用性 几乎无上限的扩展能力2.4 数据存储技术的发展lNAS与SAN的比较 NAS简单灵活 NAS价格合理 SAN拥有无限扩展能力 SAN具有高连接速度和处理能力 SAN价格高昂

10、SAN针对海量、面向数据块的数据传输，而 NAS则提供文件级的数据访问和共享服务 两者也也相互结合，许多SAN部署于NAS后台 ，为NAS设备提供高性能海量存储空间第3章 文件系统 l 什么是文件系统文件系统是操作系统为了存储和管理数据，在存储器（包括软硬盘和光盘等）上建立的一些结构的总和：一般来说，文件系统由操作系统引导区，目录和文件组成。文件系统是对文件存储器空间进行组织和分配，负责文件的存储并对存入的文件进行保护和检索的系统。文件系统负责为用户建立文件、存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，删除文件等。第3章 文件系统 l 文件系统的功能：跟踪记录存储器上中被耗用的空间和自由空间维

11、护目录名和文件名跟踪记录每一个文件的物理存储位置。不同的文件系统适用于不同的操作系统。第3章 文件系统 l 文件系统管理的最基本的单位：簇簇是文件系统进行文件存储和管理的最小单位，是扇区大小的整数倍。如何查看簇的大小？存储一个小文件，查看它的占用空间，就可以知道当前文件系统所使用的簇大小。3.1 FAT12lFAT12采用12位文件分配表，并因此而得名。lFAT12文件系统在DOS3.0以前使用。但直到 现在，还能找到这个文件系统软盘。lFAT12可以管理的最大磁盘容量是8MB。 l思考：请问FAT12的簇大小是多少？3.2 FAT16 l 在Dos3.0中，微软推出了新的文件系统FAT16。

12、除了采用了16位字长的分区表之外，FAT16和FAT12在其他地方都非常的相似。l 随着字长增加4位，可以管理的簇的总数增加到了65536。刚推出的FAT16文件系统管理磁盘的能力最小为32MB（可以通过调节簇的大小适当增大）3.3 FAT32l 为了保持对DOS的兼容性，微软在原有基础上针对Windows 95系统，采用了32位字长的分区表，发展出FAT32。这个系统一直到目前还在使用中。l FAT32保持了较好的兼容性，但是它也应此放弃了许多可以发展的特点，如：不支持长文件名、无法支持系统高级容错特征、不具有内部安全特性等。3.3 FAT32l 与FAT16比较FAT32的特点：可以支持的

13、磁盘最小达到2TB（2047GB），但是不能支持 小于512MB的分区。l基于FAT32的Win 2000可以支持分区最大为32GB；而基于 FAT16的 Win 2000支持的分区最大为2GB。 采用了更小的簇，FAT32文件系统保存信息的效率更高。l如两个分区大小都为2GB，一个分区采用了FAT16文件系统，另一个 分区采用了FAT32文件系统。采用FAT16的分区的簇大小为32KB， 而FAT32分区的簇只有4KB的大小。这样FAT32就比FAT16的存储效 率要高很多，通常情况下可以提高15。 FAT32文件系统可以重新定位根目录和使用FAT的备份。另 外FAT32分区的启动记录被包含

14、在一个含有关键数据的结构 中，减少了计算机系统崩溃的可能性。4.4 NTFSl NTFS（New Technology File System）是在1993年随 着Windows NT 3.5发表而问世的l NTFS的特点： NTFS可以支持的分区(如果采用动态磁盘则称为卷)大小可 以达到2TB。NTFS是一个具备错误预警的文件系统 NTFS采用了更小的簇,可以更有效率地管理磁盘空间。NTFS文件读取速度更高效 NTFS具有容错和磁盘自我修复功能 NTFS使用一个“变更”曰志来跟踪记录文件所发生的变更 4.4 NTFSlNTFS的的操作NTFS的文件压缩NTFS的权限管理NTFS的磁盘配额NT

15、FS的加密EFS4.4 NTFSlNTFS的的操作NTFS的文件压缩lNTFS支持对分区、文件夹和文件的压缩。对NTFS分区上的压缩文件进行读写时不需要通过其他应用程序事先进行解压缩，文件将自动解压缩；文件关闭或保存时会自动进行压缩。l压缩后的文件/文件夹会呈蓝色3.5 NTFSl NTFS文件压缩可以压缩不常使用的数据从而节省磁盘空间这种压缩对于用户是透明的，当我们访问一个使用 NTFS压缩的文件夹时，系统在后台自动解压缩数据，当我们访问结束后，系统再自动压缩数据。l NTFS数据压缩的继承：复制压缩文件夹或移动压缩文件夹至不同的分区，都 将继承目的文件夹的压缩属性在同一NTFS分区内进行移

16、动，保留压缩属性压缩文件夹复制或移动到FAT分区，压缩属性丢失4.4 NTFSlNTFS的的操作NTFS的权限管理l在NTFS分区上，可以为共享资源、文件夹以及文件设置访问许可权限。许可的设置包括两方面的内容：一是允许哪些组或用户对文件夹、文件和共享资源进行访问；二是获得访问许可的组或用户可以进行什么级别的访问。3.5 NTFSlNTFS的权限管理对于文件，可赋予用户、组和计算机以下权限： l读； l写； l读和运行； l修改； l完全控制； 对于文件夹，还可以赋予权限： l列出文件夹内容；3.5 NTFSlNTFS的权限控制原则权限积累：l用户对资源（对象）的有效权限是分配给单个用户账户以及用户所属的所有组的NTFS权限的总和NTFS 文件权限优先于N