《计算机网络设计 教学课件 ppt 作者 易建勋 第07章 应用网络设计2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络设计 教学课件 ppt 作者 易建勋 第07章 应用网络设计2（118页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 应用网络设计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第2页 共119页,内容提要 存储网络设计（重点） 工业以太网设计 VoIP网络设计（难点）,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第3页 共119页,7.1 存储网络设计,7.1.1 RAID磁盘阵列技术 1SCSI磁盘技术 SCSI接口可连接硬盘、光驱、磁带机等。 外设通过专用线缆和终端电阻与SCSI适配卡相连。 SCSI线缆把SCSI设备串联成菊花链。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第4页 共119页,案例：串联成菊花链的SCSI设备,扫描仪,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第5页 共119页,7.1 存储网络设计,表7-
2、1 常用SCSI系列技术参数,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第6页 共119页,7.1 存储网络设计,2磁盘阵列技术的基本原理 改进磁盘存取速度的方法 磁盘高速缓存技术 磁盘阵列技术 磁盘阵列的优点： 多台磁盘并行工作，提高了数据传输速率 采用校验或冗余技术，提高数据可靠性,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第7页 共119页,7.1 存储网络设计,磁盘阵列机是一个精简型的服务器。 磁盘阵列机在硬件上有CUP、内存、硬盘等。 操作系统往往采用精简型系统，如Linux等。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第8页 共119页,7.1 存储网络设计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第
3、9页 共119页,7.1 存储网络设计,RAID卡,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第10页 共119页,7.1 存储网络设计,3RAID的级别 级别：RAID 0、RAID 1、RAID 01、RAID 5等。 RAID 0没有安全保障，但速度快。 RAID 1安全性与速度兼顾。 RAID 2、RAID 3适用于视频、CAD/CAM等。 RAID 5多用于银行、电信等数据处理中心。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第11页 共119页,7.1 存储网络设计,表7-2 RAID技术性能一览表,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第12页 共119页,7.1 存储网络设计,4RAID 0
4、 RAID 0采用无数据冗余的存储空间条带化技术。 RAID 0在存储数据时，由RAID控制器分割成大小相同的数据条，同时写入阵列中的磁盘。数据就象一条带子横跨所有的磁盘阵列，每个磁盘上分段的大小都是相同的。 磁盘分段大小有：8/16/32/64/128KB等。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第13页 共119页,7.1 存储网络设计,RAID 0 数据以分段方式顺序存放在磁盘阵列中。 RAID 0没有校验数据。,磁盘条带,文件块,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第14页 共119页,7.1 存储网络设计,RAID 0没有数据冗余能力。 阵列中任何一个硬盘损坏都可导致整个阵列数据的损
5、坏，因为数据分布存储在多个硬盘中。 RAID 0最低配置2块相同规格的硬盘，但是不多于4块硬盘。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第15页 共119页,7.1 存储网络设计,5RAID 1 RAID 1 数据被保存在镜像磁盘中（冗余）。 RAID 1没有校验数据。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第16页 共119页,7.1 存储网络设计,RAID 1无工作磁盘和备份磁盘之分，多个磁盘可同时读取数据，甚至不同的镜像磁盘可同时作写入。 例如：有多个用户在同一时间要读取数据时，系统能同时驱动互相镜像的磁盘，同时读取数据，以减轻系统负载，增加I/O性能。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,
6、第17页 共119页,7.1 存储网络设计,补充：RAID 2 RAID 2 数据保存在各个硬盘中，需要一个或多个额外的磁盘做海明码校验（P）。,海明码校验,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第18页 共119页,7.1 存储网络设计,RAID 2把数据分散为位（bit）或块，加入海明码，然后写到校验磁盘中。 RAID 2需要1多个额外的磁盘作单bit错误校正及双bit错误检测。 RAID 2需要多少个额外的校验磁盘，视采用的阵列结构而定。例如： 8个磁盘的阵列，需要3个校验磁盘； 32个磁盘的阵列，需要7个校验磁盘。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第19页 共119页,7.1 存储网
7、络设计,补充： RAID 3 RAID 3 RAID 3的数据储存与RAID 2相同。 不同之处在于RAID 3采用奇偶校验（P），因此只需要1个校验磁盘。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第20页 共119页,7.1 存储网络设计,补充： RAID 4 RAID 4 RAID 4以扇区作数据分段，校验数据（P）单独放在1个校验磁盘中。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第21页 共119页,7.1 存储网络设计,6RAID 5 RAID 5 RAID5不采用单独的校验磁盘，而将校验数据（P）以循环的方式放在每一个磁盘中 。 RAID 5控制复杂，价格较高。,主讲：易建勋,第7章 应用网
8、络设计,第22页 共119页,7.1 存储网络设计,7.1.2 FC光纤通道存储网络设计 1光纤通道技术 光纤通道（FC）是一种数据传输接口技术。 FC传输率目前达到了4Gbit/s FC组成的网络不同于以太网技术。 往往利用FC组建存储网络（SAN）。 FC支持点对点、仲裁环和交换式拓扑结构。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第23页 共119页,7.1 存储网络设计,光纤交换机,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第24页 共119页,7.1 存储网络设计,2FC存储网络设计 FC的光纤信道交换方法： 主控制器设计模式 主控制器是一个多端口、高带宽的网络交换机。 主控制器采用全冗余、热
9、插拔部件，能将宕机时间最小化。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第25页 共119页,7.1 存储网络设计,网络交换设计模式 网络交换模式由光纤交换机（FC-SW）、主机总线卡（HBA）、磁盘冗余阵列（RAID）、光纤链路等组成。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第26页 共119页,7.1 存储网络设计,EMC存储产品,EMC光纤交换机产品,HBA卡产品,SAN存储网设备,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第27页 共119页,7.1 存储网络设计,仲裁环路交换设计模式 适用于磁带机等低带宽存储设备。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第28页 共119页,7.1 存储网络设计,
10、3FC的局限性 FC是快速存储系统，不是一个完善的网络系统。 FC网络没有专门的服务器来管理网络。 当用户获得FC某个卷的写权限时，他很容易对别人的文件进行修改或删除。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第29页 共119页,7.1 存储网络设计,7.1.3 iSCSI存储网络设计 1iSCSI （internet SCSI）技术 iSCSI是在IP协议上运行的SCSI指令集。 iSCSI允许用户通过TCP/IP网络来构建存储网络。 iSCSI与光纤通道之间不兼容。 iSCSI与主机的3种连接现方式如图7-6所示。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第30页 共119页,7.1 存储网络设
11、计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第31页 共119页,7.1 存储网络设计,2iSCSI工作原理 iSCSI工作过程： 服务器程序确定iSCSI指令通过IP网络的路径； iSCSI设备从IP网络接收iSCSI指令，并进行处理； iSCSI设备将iSCSI指令直接发送到iSCSI存储设备（一般为RAID）。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第32页 共119页,7.1 存储网络设计,4iSCSI技术的应用 异地数据交换 异地数据备份及容灾,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第33页 共119页,案例： iSCSI在远程容灾方面的应用,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第34页 共
12、119页,7.1 存储网络设计,7.1.4 SAN存储区域网络设计 1网络存储技术的类型 网络存储技术：DAS、NAS、SAN和iSCSI等。 DAS（直连式存储） DAS是直接连接在主机接口上的数据存储设备。 如：硬盘、光盘、USB存储器等设备。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第35页 共119页,7.1 存储网络设计,NAS（网络存储设备） NAS是连接在网络上的专用存储设备。 如：专用磁盘阵列主机、磁带库等设备。 SAN（存储区域网络） SAN是服务器和存储设备之间，利用专用的光纤通道连接的网络系统。 SAN一般由RAID、光纤交换机、光纤通道、主机总线卡（HBA）、存储管理软件等
13、组成（如图7-9）。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第36页 共119页,7.1 存储网络设计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第37页 共119页,7.1 存储网络设计,表7-3 FC与SCSI的主要技术特点,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第38页 共119页,7.1 存储网络设计,3SAN的应用 数据共享 存储共享 数据备份 灾难恢复,存储网络的主要组成部分,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第39页 共119页,7.1 存储网络设计,7.1.5 容错集群技术 集群由连接在一起的独立计算机组成，像一个单独的计算资源一样协同工作。 在集群系统中，服务器集中在一起统一进行管理
14、和维护。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第40页 共119页,案例：灾难备份中心,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第41页 共119页,7.1 存储网络设计,1服务器镜像技术 将同一个局域网中的两台服务器，通过软件或其他网络设备（如镜像卡）将两台服务器的硬盘做镜像。 如：双机热备系统 2应用程序错误接管集群技术 3容错集群技术,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第42页 共119页,7.1 存储网络设计,7.1.6 双机热备系统设计 1双机热备方案 硬件双机热备方案 两台服务器通过一个共享的存储设备（RAID或SAN），并安装双机热备软件（如ROSE HA）。 这种方案应用最多，性
15、能也较好。 典型硬件方式的双机热备系统如图7-13所示。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第43页 共119页,7.1 存储网络设计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第44页 共119页,7.1 存储网络设计,纯软件双机热备方案 利用Lifekeeper、Golden Life等双机热备软件。 优点： 避免了磁盘阵列的单点故障 不需购买昂贵的磁盘阵列 两台服务器之间不受SCSI电缆长度的限制。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第45页 共119页,7.1 存储网络设计,3双机热备系统工作原理 心跳工作过程： 双机热备系统之间保持着间歇的心跳信号。心跳信号是一种错误检测机制。心跳线可
16、以通过RS-232接口或网卡接口进行连接。 主机和从机通过心跳线相互周期性地发出测试包，如果主机出现故障，从机根据设定的规则，启动从机的相关服务，完成双机热备的切换。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第46页 共119页,案例：存储备份系统设计,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第47页 共119页,案例：存储网络远程容灾系统,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第48页 共119页,7.2 工业以太网设计,7.2.1 工业以太网技术 1工业控制网络的发展 仪表控制系统 集中式数字控制系统 集散控制系统 现场总线控制系统 工业以太网控制系统。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第49页 共119页,案例：西门子生产金字塔及网络,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第50页 共119页,7.2 工业以太网设计,2工业自动化网络的基本特点 工业自动化网络系统必须提供： 控制、配置、数据采集三种服务。,主讲：易建勋,第7章 应用网络设计,第51页 共119页,7.2 工业以太网设计,3工业以太网技术 工业以太网通信速率
