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万 全 专 家 LSCE 认 证 标 准 教 材
万全专家
BT002-001 存储基础知识 服务器事业部 联想集团有限公司
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什么是存储?
? ? ? ? 用于存放数据信息的设备或者系统 等同与计算机系统中的外部存储 存储是一个系统 是计算机技术发展的结果
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在计算机系统中存储分为外部存储和内部存储,这里我们谈存储只要指计算机 系统中的外部存储。 如果再把概念收缩一下,一般来讲我们谈存储是指存储系统,并不是简单的 谈硬盘、软盘等。 存储系统是信息技术发展的结果。
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为什么要了解存储技术?
? 因为存储变得越来越重要了!
这么多数据, 我该怎么办?
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很简单的原因,存储变得越来越重要了,我们必须要了解存储技术,了解存 储技术的发展方向。
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为什么要了解存储技术?
数据在不断增长 开始转向外置存储系统
我的笔记本硬盘现在几 乎存满了照片… 需要追加外接存储空间, 于是我订购了一块80GB 的USB硬盘…$$$ 我将照片组织起来并分 类存放以便日后查询 我喜欢自己的照片, 可以 一旦我丢失了自己的笔 记本怎么办? 我需要一套 备份系统以免浪费时间!
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用户希望数据在线使用 缩短备份时间并 现代企业 保留多个备份版本 数据的不断增长带来的问题
个人的情况如此,在信息中心同样也存在这样的情况。 随着信息化建设的进行,数据的不断增长带来的各种问题。 首先要解决怎么存储数据的问题,那么就需要大容量的存储设备,现在最大 的ATA硬盘也不过400G,可是一般的应用都到TB级,那么什么技术能解决这个问 题呢? 这么多的数据存放在一起,又很重要,不能丢失呀!那么怎么解决数据安全 问题? 数据分为重要的、不重要的,存储空间又怎么的昂贵,我怎么解决数据的组 织存放问题呢? 这些都需要我们去了解存储技术!!!
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存储系统中到底使用了什么技术?
?SCSI/ATA ?FC/iSCSI ?RAID/JBOD ?DAS/NAS/SAN
SCSI ATA FC
DAS NAS SAN
服务器
SCSI/FC
RAID JBOD
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SCSI/ATA是存储系统中最基本的技术,其中SCSI是最重要的,在下面的内 容将着重讲述这一内容,ATA技术不做介绍。同时FC技术将在下一个课程详细介 绍,这里也不做介绍。 本课程还会对RAID技术进行详细介绍,DAS/NAS/SAN也 会做简单的介绍。其中SAN将在SAN基础知识中详细介绍。 在存储设备上,使用的SCSI/ATA/FC的硬盘,做成RAID或者JBOD,通过 DAS、NAS、SAN的形式,中间使用SCSI、FC或者TCP/IP技术连接主机。存储技 术其实就是是计算机技术与通信技术的结合。iSCSI是将来的存储形式,这里不做 讨论 下面我们开始介绍SCSI技术
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联想万全存储基础知识培训
主要内容
? SCSI ? RAID/JBOD ? DAS/NAS/SAN
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SCSI技术—概念
? SCSI是什么?
– Small Computer System Interface (SCSI) – An industry standard I/O Bus – A high performance interface
Memory
Computer Disk Drive CD-ROM
SCSI Chip
Disk Drive
SCSI Chip
Bridge
Processor
Host Adapter Board SCSI Chip
SCSI Chip
I/O Bus
ID 7
Controller
Controller
Controller
ID 0 Initiator Target
ID 1 Target
ID 2 Target 7
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SCSI到底是什么呢? SCSI,即小型计算机系统接口,是一个工业标准的IO总线,具有很高的传输 性能的接口,在当前主机系统中有着广泛的应用。
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SCSI技术—历史
? SCSI发展的历史
5MB Early 1980 SCSI-1 10MB Late 1980 SCSI-2 20MB Mid 1995 SCSI-3 SPI 80MB 1998 SCSI-3 SP2 160MB 1999 SCSI-3 SP3 320MB 2001 SCSI-3 SP4 ?? SCSI-3 SP5
? 1981 – NCR (LSI Logic) & Shugart (Seagate) ? 1986 - SCSI-1 approved by ANSI ? 1986 - Work started on SCSI-2 ? 1994 - SCSI-2 approved by ANSI – 1993 - SCSI-3 Began. ? SPI 1995 (SCSI Parallel Interface) ? SPI-2 1998 ? SPI-3 1999 ? SPI-4 2001 ? SPI-5 in development
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这里简单介绍一下SCSI发展的历史。SCSI发展已经经过20多年的发展,现在 已经是非常成熟的技术,当今的规范是SCSI Ultra320。 那么SCSI规范里到底有哪些技术参数需要我们去了解呢?通常要了解传输数 据带宽、传输时钟频率、接口形式、连接的设备、电气性能连接拓扑等。以下将从 这几个方面介绍SCSI技术。
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SCSI技术—规范
? SCSI规范:
– 8-bit (narrow) or 16-bit (wide) data bus – Fast doubled the clock rate
8-bit data bus
16-bit data bus
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SCSI接口规范根据数据位数分为宽、窄两种总线。 窄总线只有8位数据传输位(50针的线缆),宽总线具有16位总线数据传输位 带信号(68针的线缆) 根据时钟频率分为快速和和普通。快速SCSI总线时钟频率是普通的两倍。
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SCSI技术—规范(续)
? SCSI规范
Single-Edge Clocking Single-Edge
40 MHz Cloc REQ/A k CK 20 MHz Cloc Dat k
Double-Edge Clocking Double-Edge
40 MHz Clock REQ/AC
K 40 MHz Clock Dat a
a
80 MB/sec U2 SCSI
160 MB/sec U160 SCSI
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SCSI时钟触发机制不一样,在相同的时钟频率和数据带宽的情况下其传输速 度也不一样。
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SCSI技术—规范(续)
? SCSI规范
Technology Name Maximum Cable Length (meters) Maximum Speed (MBps) 5 10 20 Maximum Number of Devices 8 8 16
SCSI-1 Fast SCSI-2 Wide SCSI-2
6 3 3
Ultra SCSI-3, 8-bit Ultra SCSI-3, 16-bit Ultra-2 SCSI Wide Ultra-2 SCSI Ultra-3 (Ultra 160) SCSI Ultra-320 (Fast 160) SCSI
1.5 1.5 12 12 12 12
20 40 40 80 160 320
8 16 8 16 16 16
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SCSI规范中在不同传输标准下传输的距离、长度以及能够连接的最大设备数。 当前使用的标准为Ultra 160和Ultra 320。
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SCSI技术—设备
? 常见的SCSI设备
– – – – – – 硬盘 磁带机 CD-ROM Drives CD-R/CD-RW Drives 打印机 磁盘阵列
Printer
CDROM
Hard Disk
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现今常见的SCSI设备有硬盘、光驱、磁带机、磁盘阵列等。那么这些设备都 是如何跟主机连接的呢?
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SCSI技术—连接方式
? 常见的SCSI连接方式(连接拓扑) 单Initiator-单Target
主机 系统
终结器
SCSI 设备
Host Host Computer Computer Host Bus Host Bus Adapter= Adapter = SCSIDevice SCSI Device
SCSI SCSI Device Device
END END
SCSI - -BUS SCSI BUS
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通常情况下,是一个SCSI设备连接到一个Initiator上,如上图所示: Initiator的SCSI ID通常为7。
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END END
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SCSI技术—连接方式(续)
? 常见的SCSI连接方式 单Initiator-多Target
主机 系统
Host Host Computer Computer Host Bus Host Bus Adapter= Adapter = SCSI Device SCSI Device
终结器
SCSI 设备
SCSI 设备
SCSI SCSI Device Device
SCSI SCSI Device Device
END END
SCSI - -BUS SCSI BUS
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最常见的就是一个Initiator连接多个SCSI设备,如一块SCSI卡上连了多个 SCSI硬盘的情况。
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END END
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SCSI技术—连接方式(续)
? 常见的SCSI连接方式
多Initiator-多Target
主机 系统
Host Host Computer Computer Host Bus Host Bus Adapter= Adapter = SCSI Device SCSI Device
主机 系统
终结器
SCSI 设备
SCSI 设备
Host Host Computer Computer Host Bus Host Bus Adapter= Adapter = SCSI Device SCSI Device
SCSI SCSI Device Device
SCSI SCSI Device Device
END END
SCSI - -BUS SCSI BUS
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还有就是多Initiator的情况,通常是2个Initiator。这个在使用SCSI设备做集群 的情况下比较常见。一般情况下将Initiator的ID设置成优先权限比较高的7和6。
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END END
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SCSI技术—分类
? SCSI接口按照电气性能分为:
– SE(单端) – LVD(低差分电压) – HVD(高差分电压)
? SCSI接口按照接口种类分为:
– HDB 50(高密度50针接口) – HDB 68 (高密度68针接口) – VHDB68 (超高密度68针接口)
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按照电气性能,SCSI的设备可以分为SE(单端),LVD(低压差分),HVD(高 压差分)的设备。通常这些设备不能混用,使用的时候应该注意。 SE在很早以前的 SCSI规范是上使用,最大传输速度只有40MB。LVD是比较常用的。HVD使用的较 少,需要在传输距离较长的情况下会使用。 SCSI的接口有很多种,最早的50针接口,如今都已经看不到了。 HDB 50, 就是高密度50针的接口在某些SCSI卡上还能看到。 HDB68,高密度68针接口是如今最常见的,就是普通的SCSI硬盘的接口。 VHDB68就是超高密度68针接口。这个在某些SCSI卡,以及一些RACK的服 务器主板引出到主机后部的SCSI接口上比较常见。 SCSI使用这么广泛,那么他有哪些优缺点呢?
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优点: 缺点
SCSI技术—优势和劣势
? 优点:
– 通用性 – 高级接口 – 配置灵活 – 支持多任务操作
? 缺点:
– 接口复杂 – 总线长度较短 – 可扩展性较差 – 可用带宽较窄
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?通用性:在一条总线上可连接8/16台主机和外设控制器,按照相同的控制法连接 磁盘、磁带、光盘、打印机、绘图仪等多种外设 ?高级接口:处于更高层次且与设备和主机无关的高级命令系统,其高级逻辑操作 对外设的更新换代和系统的系列化提供了灵活的处理手段 ?高数传率:异步和同步两种数据传送方式,从速度较低的打印机、软磁盘到高性 能的大容量磁盘装置等广泛领域均可使用 ?配置灵活:总线上所有的设备是一种双向对等关系,总线能够连接多台主机,可用 于系统间的通信,且系统扩充简单,容易实现 ?支持多任务操作:SCSI提供失连/再连和总线仲裁功能,可支持多任务处理 ?接口复杂,针数太多,信号之间的串扰问题严重影响系统的稳定性 ?总线长度较短,传输的距离较短。 ?可扩展性较差,一条SCSI总线上最多16个设备。 ?可用带宽较窄,现在最大到320MB,以后的发展趋势还不明朗 下面介绍一下SCSI技术在主机系统中最典型的应用:
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SCSI技术--应用
? SCSI技术的广泛应用
? SCSI+RAID
SCSI Chip
Memory Bridge
Computer
Controller
Host Adapter Board SCSI Chip
SCSI BUS
Processor I/O Bus
Target
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Initiator
通常主机系统中的SCSI卡就是SCSI中的Initiator,下面挂接SCSI硬盘或者 SCSI RAID盘阵。 其中应用最多的还是SCSI RAID。下面我们就来看一看RAID:
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联想万全存储基础知识培训
主要内容
? SCSI ? RAID/JBOD ? DAS/NAS/SAN
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RAID技术—概念
? 什么是RAID?
Redundant Array of Inexpensive Disk(廉价冗余磁盘阵列)
? 什么是JBOD? (Just A Bunch Of Disks)
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RAID-为了解决大容量的存储以及数据安全问题出现的。 最早出现RAID是 应为数据的不断增长需要大容量的存储,而当时单个的硬盘存储容量远远不够,就 需要将多个硬盘绑定成一个更大容量的存储硬盘,这样RAID出现了。不过RAID应 该还有更多的功能,有些能够解决数据访问速度的问题,有的能够实现数据保护等 等。 JBOD:就是把一大堆的硬盘放置到一起,并没有做绑定,对主机系统而言, 仍然只是单个的硬盘,这里没有更多的技术问题,下面我们将详细介绍RAID,那 么RAID是怎么实现的呢?
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