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1、存储基础知识白皮书日期Date修订版本Revision version修改描述 change Description作者Author目录第1章 网络存储主要技术71.1 概述71.2 DAS：直接附加存储71.3 SAN：存储区域网络81.3.1 什么是SAN？81.3.2 SAN的误区91.3.3 SAN的组成91.3.4 FC SAN的问题91.3.5 IP SAN101.4 NAS：网络附加存储121.5 SAN和NAS13第2章 主要协议和相关技术142.1 SCSI142.2 FC（光纤通道）142.3 iSCSI162.4 iSCSI与光纤通道的比较17第3章 文件系统相关知识19
2、3.1 什么是文件系统193.2 主流文件系统和特点203.3 NFS和CIFS网络文件系统工作原理和特点243.4 存储系统与文件系统的关系25第4章 RAID技术264.1 RAID概述264.2 RAID级别264.2.1 RAID0264.2.2 RAID1274.2.3 RAID2284.2.4 RAID3284.2.5 RAID4294.2.6 RAID5294.2.7 RAID6304.2.8 RAID10314.2.9 RAID01324.2.10 JBOD324.3 不同RAID级别对比33第5章 主机系统高可用技术365.1 概述365.1.1 双机热备份方式375.1.2
3、 双机互备份方式415.1.3 群集并发存取方式435.2 工作模式455.2.1 双机热备份方式455.2.2 双机互备方式455.2.3 群集并发存取方式455.3 适用场合465.4 对存储系统的要求46第6章 数据一致性486.1 数据一致性概述486.2 Cache引起的数据一致性问题486.3 时间不同步引起的数据一致性问题496.4 文件共享中的数据一致性问题50第7章 数据复制与容灾517.1 灾难恢复/业务连续性517.2 数据备份系统547.2.1 数据备份547.2.2 数据复制567.3 数据一致性597.4 总结60第8章 备份技术618.1 什么是备份618.2 备
4、份与拷贝、归档的区别618.3 常规备份的实现方式628.4 LAN Free和Serverless备份638.5 主流备份软件和介质648.6 备份技术新趋势68第9章 存储连接设备719.1 HBA卡介绍719.1.1 FC HBA相关知识：719.1.2 主要HBA卡厂商729.1.3 iSCSI HBA相关知识：729.1.4 iSCSI HBA和TOE网卡主要厂商739.2 FC连接设备介绍739.2.1 FC HUB相关知识：739.2.2 FC Switch相关知识：739.2.3 FC Director相关知识：739.2.4 iSCSI-FC存储路由器749.2.5 FC S
5、witch和FC Director主要厂商74第10章 信息生命周期7410.1 什么是信息生命周期7410.2 信息生命周期的实现7510.3 实现ILM的技术保障和面临的挑战7510.4 信息生命周期管理现状7610.5 法规遵从与信息生命周期管理7610.6 与信息生命周期相关的存储技术7710.6.1 固定内容管理：7710.6.2 WORM：7710.7 怎样看待信息生命周期管理77第11章 其他存储技术及标准7811.1 SMIS7811.2 CDP（持续数据保护）7911.3 虚拟存储7911.4 网格计算8011.5 高性能计算8011.6 负载均衡80第12章 常见主机及操作
6、系统8112.1 主机架构及操作系统概述8112.1.1 主机架构8112.1.2 操作系统8112.1.3 操作系统比较8212.2 常见主机厂商及常见产品介绍8212.2.1 IBM：8212.2.2 SUN：8312.2.3 Fujitsu:8412.2.4 HP:8412.3 操作系统应用特点85第13章 常见数据库及应用系统8613.1 数据库厂商介绍8613.1.1 Oracle8613.1.2 DB29113.1.3 Sybase9413.1.4 MS SQL Server95第1章 网络存储主要技术1.1 概述存储系统是整个IT系统的基石，是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台
7、。早先的存储形式是存储设备（通常是磁盘）与应用服务器其他硬件直接安装于同一个机箱之内，并且该存储设备是给本台应用服务器独占使用的。随着服务器数量的增多，磁盘数量也在增加，且分散在不同的服务器上，查看每一个磁盘的运行状况都需要到不同的应用服务器上去查看。更换磁盘也需要拆开服务器，中断应用。于是，一种希望将磁盘从服务器中脱离出来，集中到一起管理的需求出现了。不过，一个问题：如何将服务器和盘阵连接起来？面临这样的问题，有厂商提出了SCSI协议，通过专用的线缆将服务器的总线和存储设备连接起来，通过专门的SCSI指令来实现数据的存储。后来发展到FC协议。这样，多个服务器可以通过SCSI线缆或光纤建立与存
8、储系统的连接。这样的方式，我们称之为直接附加存储（DAS）。1.2 DAS：直接附加存储DAS（Direct Attached Storage直接附加存储）是指将存储设备通过SCSI线缆或光纤通道直接连接到服务器上。一个SCSI环路或称为SCSI通道可以挂载最多16台设备； FC可以在仲裁环的方式下支持126个设备； DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越，但是缺点依然有很多：u 扩展性差，服务器与存储设备直接连接的方式导致出现新的应用需求时，只能为新增的服务器单独配置存储设备，造成重复投资。u 资源利用率低，DAS方式的存储长期来看存储空间无法充分利用，存在浪费。不同的应用服务器面对的存
9、储数据量是不一致的，同时业务发展的状况也决定这存储数据量的变化。因此，出现了部分应用对应的存储空间不够用，另一些却有大量的存储空间闲置。u 可管理性差，DAS方式数据依然是分散的，不同的应用各有一套存储设备。管理分散，无法集中。异构化严重，DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，导致维护成本据高不下。1.3 SAN：存储区域网络1.3.1 什么是SAN？SAN（Storage Aera Network ）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时，数据可以通过存储
10、区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。1.3.2 SAN的误区SAN的发展历程较短，从90年代后期兴起，由于当时以太网的带宽有限，而FC协议在当时就可以支持1Gb的带宽，因此早期的SAN存储系统多数由FC存储设备构成，导致很多用户误以为SAN就是光纤通道设备，其实SAN代表的是一种专用于存储的网络架构，与协议和设备类型无关，随着千兆以太网的普及和万兆以太网的实现，人们对于SAN的理解将更为全面。1.3.3 SAN的组成SAN由服务器，后端存储系统，SAN连接设备组成；后端存储系统由SAN控制器和磁盘系统构成，控制器是后端存储系统的关键，它提供存储接入，数据操作及备份，数据共享、数据快照等
11、数据安全管理，及系统管理等一系列功能。后端存储系统为SAN解决方案提供了存储空间。使用磁盘阵列和RAID策略为数据提供存储空间和安全保护措施。连接设备包括交换机，HBA卡和各种介质的连接线。 SAN的优点：u 设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用；u 数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率；u 高扩展性，存储网络架构使得服务器可以方便的接入现有SAN环境，较好的适应应用变化的需求；总体拥有成本低，存储设备
12、的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本；1.3.4 FC SAN的问题u 兼容性差，FC协议发展时间短，开发和产品化的大厂商较少，而且厂商之间各自遵循内部标准，导致不同厂商的FC产品之间兼容性和互操作差，即使同一厂商的不同版本不同型号的FC产品也存在类似的问题；u 成本高昂，FC SAN的成本包括先期设备成本和长期维护成本，由于FC协议在成熟度和互联性上无法与以太网相比，导致FC协议只能局限于存储系统应用，无法实现大规模推广，这直接导致了FC产品价格的昂贵；同样与FC-SAN相关的所有产品都身价高昂，无论是备份软件的FC-SAN模块，甚至SCSI硬盘简单更换连接口成为FC
13、硬盘，都要翻上几倍的价钱；另外兼容性差也导致了用户无法自己维护FC设备，必须购买昂贵的厂商服务，如果用户的环境中包括多种FC存储设备，用户每年花在FC-SAN的系统保修服务的费用占当年采购成本的15%左右。如果再算上系统安装部署阶段的专业服务费用支出，以5年计算，整个服务费用支出与系统采购达到1:1！u 扩展能力差，FC-SAN高昂的成本和协议封闭，使得产品的开发、升级、扩容代价高昂。从2000年以来，存储市场中最大的中端部分就一直5年不变地维持着前端两个存储控制器，后端两个（最多四个）光纤环路的结构。不仅产品本身无法进行性能和处理能力扩展，产品型号向上的升级付出的代价几乎相当于购买一套新的设
14、备；u 异构化严重，各厂商按照自有标准开发各种功能，如快照、复制、镜像等，导致不同厂商存储设备之间功能无法互通，结果又出现的DAS方式的各种问题，重复投资、难以管理的局面SAN的出现，从根本上是要建立一个开放、高性能、高可靠、高可扩展性的存储资源平台，从而能够应对快速的业务变化和数据增长，然而以上问题使得用户使用网络存储的目标产生了严重的偏离，很多用户甚至开始质疑为什么要放弃DAS而使用昂贵复杂的FC-SAN。1.3.5 IP SANIP网络是一个开放，高性能，高可扩展，可靠性高的网络平台。u IP网是国际互连网，企业内部网络的主要形式。经过多年发展，IP网络实现了最高的可管理性和互操作性。u TCP/IP协议弹性强，适应网络的各种变化，无需停止服务即可实网络变更。u 1G的以太网已经普及，2006年会扩展到10G。FC在2008年才能到4G。u 不同厂家的IP网设备兼容性好。网络设备
