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1、第7章 多媒体数据的存储,直接连接存储技术,服务器的直接连接存储技术一直和小型计算机 系统接口（Small Computer System Interface， SCSI）技术的发展紧密关联，一些厂商也推出了专 有技术，如IBM的SSA（Serial Storage Architecture）技术等，由于兼容性和升级能力的不 尽如人意，在市场上的影响远不及SCSI技术广泛。 Ultra 3 SCSI 技术和RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）技术是当前直接连接存储的主 流技术。,SCSI技术,从SCSI技术的发展历史来看，SCSI协议的V1版本仅
2、规定了5Mb/s传输速度的SCSI-1 的总线型、接口定义、电缆规格等技术标准。随着技术的发展，SCSI协议的V2 版本进行了较大的修改，遵循SCSI-2 协议的16位数据带宽、高主频的SCSI存储设备陆续出现并成为市场的主流产品，也使得SCSI技术牢牢地占据了存储市场。 SCSI-3协议则增加了能满足特殊设备协议所需要的命令集，使得SCSI协议既适应传统的并行传输设备，又能适应最新出现的一些串行设备的通信需要，如光纤通信协议（FCP）、串行存储协议（SSP）、串行总线协议等。,常见SCSI工作模式的特点和技术参数,RAID技术,RAID技术是一项工业标准，各厂商对RAID级别的定义也不尽相同
3、，目前对RAID级别的定义可以获得业界广泛的认同的只有4种RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。,RAID 0,RAID 0是无数据冗余的存储空间条带化，具有低成本、极高读写性能、高存储空间利用率等特性，适应于Video/Audio信号存储、临时文件的转储等对速度要求极其严格的特殊应用，但由于没有数据冗余、其安全性大大降低，因此、在RAID 0中配置4块以上的硬盘，对于一般应用来说是很不明智的。,RAID 1,RAID 1是两块硬盘数据完全镜像，安全性好，技术简单，管理方便，读写性能均好。但无法扩展（单块硬盘容量），数据空间浪费较大，严格意义上讲，它不应称之为“阵列”。,
4、RAID 0+1,RAID 0+1综合了RAID 0和RAID 1的特点，独立磁盘配置成RAID 0，两套完整的RAID 0互相镜像。它的读写性能出色，安全性高，但构建阵列的成本投入大，存储空间利用率低，不能称之为经济高效的方案。,RAID 5,RAID 5可以说是目前应用最为广泛的RAID技术，各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验（异或运算），校验数据平均分布在每块硬盘上。RAID 5具有数据安全性高、读写速度快、空间利用率高等优点，应用非常广泛，但不足之处是一块硬盘出现故障以后，整个系统的性能大大降低。,网络存储系统,网络存储系统的体系结构,存储区域网,存储区域网SAN（S
5、torage Area Network）系统。是存储技术进入网络时代的产物。它一方面能为网络上的应用系统提供丰富、快速、简便的存储资源；另一方面又能对网上的存储资源实施集中统一的管理，成为当今理想的存储管理和应用模式。未来SAN的发展趋势将是开放、智能与集成的。,SAN示意图,联网存储,联网存储NAS（Network-Attached Storage）是发展速度最快的数据存储设备。在典型的网络架构中，数据成为网络的中心，NAS设备是直接连接在网络上的，表面上看，NAS设备是单独作为一个文件服务器存在的，网络中所有设备的数据全部存储在NAS设备中，简化了网络架构.,NAS设备,联网存储NAS 的
6、特点,（1）将NAS设备连接到网络上非常方便。,（2）由于NAS设备的安装、调试、使用和管理非常 简单，因此对于选用NAS作为网络数据存储设备的企业用 户来说，昂贵的设备管理与维护费用不复存在。,（3）NAS设备可以完全实现文件在不同操作系统平 台下的共享,（4）NAS设备采用集中式存储结构，摒弃了DAS的分 散存储方式，网络管理员可以方便地管理数据和维护设备，同时NAS设备允许用户在网络上存取数据，有效改善了网络的性能。,（5）NAS设备内置优化的独立存储操作系统，可以有 效、紧密地释放系统总线资源，全力支持I/O存储 。,NAS与SAN融合统一,存储区域网（SAN）和联网存储一度被认为是两
7、种相互竞争的技术，但实际上二者可以很好地相互补充，以完成用户不同层次的存储需求。基于存储系统的可扩展性、可管理性和可维护和应用等诸多方面考虑，NAS和SAN的融合是一个必然的趋势，以便更好地满足用户的存储需求。从整体上看，这些方案大致可以分为两类：“NAS头系统”与“统一存储系统” 。,NAS头系统,NAS头系统主要的工作在NAS一端，增加了可与SAN相连的接口。 NAS头系统由专为提供文件服务而优化的部件构成，这种部件叫文件管理器（Filer）。这些NAS头系统连接到后端上的SAN存储系统上，采用类似利用SAN存储系统为其他应用提供存储容量方式，为NAS头系统提供存储容量，这就使得NAS头系
8、统后面的存储设备可以根据环境的需求扩展到非常大的容量。近来包括IBM、HP、Auspex在内的一些公司先后推出了与其SAN存储系统相结合的NAS头系统。,NAS头系统的瓶颈,NAS头系统虽然在一定的程度上解决了NAS与SAN系统的存储设备级的共享问题，但在文件级的共享问题上却与传统的NAS系统遇到了同样的可扩展性问题。当一个文件系统负载很大的时候，NAS头系统很可能成为系统的瓶颈。,统一存储系统,整个系统只有一个用户接口，可以较好地解决存储设备的可扩展性问题。 如EMC公司推出HighRoad MultiPlex File System中包含一个或多个名为Celerra 的系统服务器，多个UN
9、IX和Windows 的客户端，以及多个名为Symmetrix的网络存储设备。 NetApp的FAS（统一网络存储）系统，这种实现方式和在SAN前加NAS头系统正好相反，不是SAN得到NAS的支持，而是NAS得到SAN的支持，即在原有的NAS基础上，增加对FCP协议的支持。,存储网络技术,随着存储技术的发展，存储网络也作为一种全新和独立的技术来看待，作为网络存储系统的关键部分之一。目前，光纤通道技术、居于分组交换的网络技术，以及InfiniBand技术可以提供存储网络的支持。,基于光纤通道技术的存储网络技术,光纤通道是第一个在存储区域网中广泛实现的存储网络技术，是美国国家标准委员会（Ameri
10、can National Standards Institute，ANSI）的开发标准，为网络和通道I/O接口的建立提供了一个标准集成。,光纤通道协议结构,基于分组交换技术的存储网络技术,基于分组交换技术的存储网络结合了联网存储系统和存储区域网二者的优点，创建了一个共享存储环境，很好地实现了数据共享和远程访问，具有传输速率高且稳定的优点，便于在线远程备份和灾难恢复，提高了系统的可靠性。目前，基于分组交换技术的存储网络正在朝着三个方向发展：互联网小型计算机系统接口（internet Small Computer Systems Interface，iSCSI）、互联网光纤通道协议（interne
11、t Fiber Channel Protocol，iFCP）和基于IP的光纤通道FCIP。,互联网小型计算机系统接口iSCSI,iSCSI技术是一种基于IP存储理论的新型存储技术，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层进行的SCSI指令集，它将存储行业广泛应用的SCSI接口技术与IP网络技术相结合，在IP网络上构建存储网络和进行数据块传输，可以实现在IP网络上运行SCSI协议，能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。 iSCSI从功能上可以分为起始端、连接件和目标端三个类别。,iFCP和FCIP,iFCP是基于TCP/IP 的协议，使用IP网络互联光纤通道存储设备或者光纤通道存储区域网。iF
12、CP协议包含通过iFCP网关连接到共享的或者专用的IP网络的光纤通道端终点（存储区域网或者设备），使得存储区域之间的连接网络化。iFCP协议特别适用于在存储区域网主机之间通过IP网络（局域网、城域网或广域网）提供可靠的存储数据的传输。 FCIP是个TCP/IP隧道协议，使用FCIP网关连接到IP网络中，可以将地理上分散的光纤通道存储区域网之间透明地进行点到点连接，适用于连接到远程存储区域网，用于备份、恢复以及远程数据复制。,给予InfiniBand技术的存储网络技术,InfiniBand（Infinite Bandwidth）无限带宽技术是为下一代I/O系统和数据中心而设计，给予交换技术的用于
13、连接服务器和共享I/O系统的光纤体系结构，并最终代替基于总线的I/O体系结构。通过将服务器的I/O单独移到交换网络中来，InfiniBand技术重建了服务器的体系结构，这种结构是未来数据中心的基础设计。 InfiniBand体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和管理层。,磁带技术,DAT技术,DAT（Digital Audio Tape，数码音频磁带技术）技 术最初是由HP与Sony共同开发的。这种技术以螺旋扫描 记录（Helical Scan Recording）为基础，将数据转化为 数字后再存储下来。,DAT技术主要应用于用户系统或局域网，它以非常 合理的价位提供高质量的数据保护
14、。,DAT的优势,（1）在性能方面，这种技术生产出的磁带机平均无故障工作时间长达20万小时（新开发产品已经达到30万小时）；在可靠性方面，它所具有的即写即读功能，能在数据被写入之后马上进行检测，不仅确保了数据的可靠性，而且还节省了大量的时间。,（2）磁带机种类繁多，能够满足绝大部分网络系统的备份的需要。,（3）硬件数据压缩功能大大加快了备份的速度，而且压缩后的数 据安全性更高。,（4）由于该技术在全世界被广泛应用，因此在全世界都可以得到 该技术产品的储蓄供货与良好的售后服务。,（5）它具有很高的性能价格比。,DLT技术,DLT（Digital Linear Tape，数码线性磁带技术）最早于1
15、985年由DEC公司开发，主要应用于VAX系统。尽管这种技术性能出众，但是由于其价格昂贵，因而在1993年销售量曾降到最低点。后来随着高档服务器的容量超过了其他磁带机技术所提供的容量，DLT又重新成为信息存储领域里的热门技术。,DLT产品定位于中、高端的服务器市场和磁带库应用 系统。目前DLT驱动器的容量为1035GB，数据传输速 度为1.255Mb/s，如果硬件采用数据压缩，则可以使容 量与速度增加一倍。,DLT被认为是未来型的产品，发展很快，但目前只会 被少数需要高性能备份的系统用户所使用。,LTO技术,LTO（Linear Tape Open，线性磁带开放协议），是由HP、IBM、Sea
16、gate三家厂商在1997年11月联合制定的。它结合了线性多通道、双向磁带格式的优点，给予服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率的纠错技术，来提高磁带的性能。,LTO技术是一种“开放格式”的技术，使不同厂商的产 品能更好地兼容。带来更多的发明和创新，使产品的研发价格下降，使用户受益。,LTO具有两种存储格式：高速开放磁带格式ultrium和 快速访问开放磁带格式accelis，定制两种格式是因为并 不是所有的用户都要求相同的特性和功能。,存储虚拟化技术,存储虚拟化是将实际的物理存储实体与存储的逻辑表 示分离开来，应用服务器只与分配给它们的逻辑卷（或称 虚卷）打交道，而不关心其数据是在哪个物理存储实体上。 逻辑卷与物理实体之间的映射关系，是由安装在应用服务 器上的卷管理软件（称为主机级的虚拟化），或存储子系 统的控制器（称为存储子系统级的虚拟化），或加入存储 网络SAN的专用装置（称为网络级的虚拟化）来照管。,研究显示，如果没有存储虚拟化技术，一个人最多只 能管理300GB的数据，但如果采用这种技术，单人管理的 数据量就能猛增到2TB。,存储虚拟化技
