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Windows存储系统架构和基本概念PPT(28张)

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服务器存储培训ppt课件(2024)

服务器存储培训ppt课件(2024)
服务器存储培训 ppt课件
contents
目录
• 服务器存储概述 • 服务器存储硬件基础 • 服务器存储软件配置与管理 • 网络附加存储（NAS）技术应用 • 存储区域网络（SAN）技术应用 • 服务器虚拟化与容器化技术应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
CATALOGUE
服务器存储概述
服务器存储定义与分类
存储区域网络（SAN）技术应用
SAN架构原理及优势分析
架构原理
通过专用高速网络将多个存储设备连接起来，形成一个存储区域网络 ，提供高可用性、高性能、可扩展的存储服务。
高性能
SAN采用高速光纤通道技术，提供极高的数据传输速率和低延迟，满 足高性能应用需求。
高可用性
SAN具备冗余设计和故障切换功能，确保数据的可靠性和业务的连续 性。
降低成本
虚拟化技术可以减少物理服务器的数量，从而降 低硬件成本、维护成本和管理成本。
提高资源利用率
通过虚拟化技术，可以将物理服务器的资源利用 率提高到80%以上，避免资源浪费。
提高业务连续性
虚拟化技术可以实现快速部署、备份和恢复，提 高业务连续性和数据安全性。
容器化技术原理及优势分析
01
容器化技术原理
优化文件系统性能
通过调整文件系统参数（如块大小、inode数量等），以及使用RAID、SSD等硬件技术， 提高文件系统的I/O性能和数据可靠性。
定期监控和维护文件系统
定期检查文件系统的状态和使用情况，及时处理出现的问题，如修复损坏的文件系统、清 理无用文件等。
数据备份恢复策略制定和实施
制定备份策略
硬盘驱动器类型与性能参数
接口类型
硬盘与主板连接的接口，如SATA、SAS等，影响数据传输速 度。

Windows操作系统体系结构ppt课件

Windows操作系统体系结构ppt课件
核心态 核心态
• 设备驱动程序的分类
20
Windows操作系统设计模型
Windows操作系统设计模型
•可移植性的获得
两种手段
– 分层的设计。依赖于处理器体系结构或平台的系统底 层部分被隔离在单独的模块之中，系统的高层可以被 屏蔽在千差万别的硬件平台之外。提供操作系统可移 植性的两个关键组件是HAL和内核。依赖于体系结构 的功能在内核中实现，在相同体系结构中，因计算机 而异的功能在HAL中实现。
14
操作系统结构设计
几种常见的操作系统结构
•虚拟机结构
若干个370虚拟机
由于每台虚拟机都与裸机 相同，所以每台虚拟机可 以运行一台裸机所能够运 行的任何类型操作系统。
•会话监控系统(CMS)
CMS I/O指令陷入
CMS VM/370 370裸机
系统调用陷入 CMS
程序在执行系统调用时，它的系统调用陷入其虚拟机中的操 作系统。然后CMS发出硬件I／O指令，在虚拟机者执行为 该系统调用所需的其它操作。这些I／O指令被VM／370捕 获，作为对真实硬件模拟的一部分，VM／370随后就执行 这些指令。
3
操作系统结构设计
Windows的设计目标
• 总原则：市场需求 驱动 设计目标 • 需求：
–提供一个真32位抢占式可重入的虚拟内存操作系统 –能够在多种硬件体系结构和平台上运行 –能够在对称多处理系统上运行并具有良好的可伸缩性 –优秀的分布式计算平台，既可作为网络客户，又可作
为网络服务器 –可运行多数现有16位MS-DOS和Microsoft Windows 3.1
•模块组合结构 •层次结构 •虚拟机结构 •微内核结构
7
操作系统结构设计
几种常见的操作系统结构

存储基础知识培训

存储基础知识培训

Hot spare 盘
NAS、SAN和DAS
直连存储〔DAS〕
直连存储〔DAS〕
DAS直连存储应用场景 1) 适宜小型机构，对存储系统要求较低，无需复杂存储网 络中小企业
2)效劳器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进 展互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);
3)许多数据库应用和应用效劳器在内的应用，需要直接连接 到存储器上，一些邮件效劳也包括在内
NAS 网络附加存储
NAS 网络附加存储
NAS本身可以支持多种协议〔如NFS、CIFS、等〕，而且可以支持各种操作系统。 NAS是真正即插即用的产品，并且物理位置灵敏，可放置在工作组内，也可放在混合 环境中，如混合了Unix/Windows局域网的环境中，而无需对网络环境进展任何的修改。 NAS产品直接通过网络接口连接到网络上，只需简单地配置一下IP地址，就可以被网络 上的用户所共享
直连存储〔DAS〕
DAS 存储架构问题与缺乏
1. 占用效劳硬件资源 2. 直连式存储依赖效劳器主机操作系统进展数据的IO读写和存储维护管理。数据
备份和恢复要求占用效劳器主机资源〔包括CPU、系统IO等〕，对效劳器硬件 的依赖性。 2.可扩展性极差 无论直连式存储还是效劳器主机的扩展，从一台效劳器扩展为多台效劳器组成的 群集(Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机。存储扩展只 能由原厂商提供，往往受设备厂商限制
3. 管理困难 由于直连存储与主机连接分散，无法通过存储管理软件集中管理，给存储运维 管理增加维护难度
NAS 网络附加存储
NAS 网络附加存储
存储设备通过标准的网络拓扑构造(例如以太 网)，连接到一群计算机上。
NAS被定义为一种特殊的专用数据存储效 劳器，包括存储器件〔一个或多个硬盘驱动 器的网络设备，这些硬盘驱动器通常安排为 逻辑的、冗余的存储容器或者RAID阵列〕 和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功 能。

服务器、存储系统介绍全解

服务器、存储系统介绍全解
SAN存储架构特点
动态扩展
横向扩展，性能线性上升
高度可靠 全面的冗余机制
集中管理
网络化集中管理 维护简便
即插即用
1.2 存储系统架构介绍
FC-SAN与IP-SAN存储模式对比
FC-SAN
有距离限制 互操作性差 复杂程度高 较高的TCO
IP-SAN
无距离限制 互操作性强 安装、操作简单
更低的TCO
优点 1、备份功能，容错性很好 2、磁盘利用率较高，可用容量n-2 3、极大提高了数据存储的可靠性 1、磁盘写入数据较慢，比RAID5慢 2、相对于RAID5成本较高
缺点
应用 适合数据可靠性要求高的应用RAID10：RAID1和RAID0的结合，先做镜像然后做条带化。
DAS — （Direct -Attached storage ）直连附加存储
1、传统部署存储的方式 2、存储管理通过各自连接的主机进行 3、其它主机访问存储必须通过LAN共享
1.2 存储系统架构介绍
DAS存储架构特点
适合结构简单、小规模分散式存储应用部署
无存储管理系统
不具备集中管理能力(依赖于服务器) 设备及数据管理复杂(依赖于服务器)
RAID5+热备方式的可用容量(TB)=931GB*（n-2）/1024
RAID6+热备方式的可用容量(TB)=931GB*（n-3）/1024 注：RAID5不用热备盘为n-1, RAID6用热备盘为n-2
1.2 存储系统架构介绍
按存储架构分类:
服务器内置存储 DAS（直连附加存储） NAS（网络附加存储） SAN（存储区域网络）
IT 技
21世纪
并行技术 (横向扩 展) 集群技术 (自动优 化性能) 虚拟技术 (动态配 置)

计算机存储系统(课件)

计算机存储系统(课件)
一种可通过电子信号擦除和编程的ROM。
Flash Memory（闪存）
一种非易失性存储器，可用于USB闪存盘、固态硬盘等。
存储设备介绍
硬盘驱动器（HDD） 使用磁存储技术的存储设备，存储容 量大，价格相对较低。
固态硬盘（SSD）
使用半导体存储技术的存储设备，存 取速度快，价格相对较高。
USB闪存盘
分布式存储系统介绍
分布式存储系统的概念
分布式存储系统是一种将数据分散存储在多个独立节点上的存储 系统，通过网络互联实现数据的访问和管理。
分布式存储系统的优点
分布式存储系统具有可扩展性、可靠性、高性能等优点，能够满足 大规模数据存储和处理的需求。
分布式存储系统的关键技术
分布式存储系统涉及的关键技术包括数据分布、数据复制、数据一 致性维护、容错处理、负载均衡等。
定期维护与更新
对存储系统进行定期维护和更新，以确保系统的稳定性和安全性。
THANKS
感谢观看
存储系统的分类
按存储介质分类
按访问方式分类
包括磁存储（如硬盘、磁带）、光存储（如 CD、DVD）、半导体存储（如RAM、ROM、 SSD）等。
包括直接访问存储（如硬盘）、顺序访问存 储（如磁带）、随机访问存储（如RAM）等。
按存储层次分类
按存储技术分类
包括主存储器（如RAM）、辅助存储器（如 硬盘、SSD）、三级存储器（如磁带库、光 盘库）等。
存储系统性能优化
1 2 3
提高存储设备的I/O性能
通过采用高性能的存储设备、优化存储设备配置、 提高存储设备的I/O带宽等方法，提高存储系统 的整体性能。
优化存储网络性能
通过采用高速网络技术、优化网络拓扑结构、减 少网络传输延迟等方法，提高存储网络的传输效 率。

计算机组成与结构ppt

计算机组成与结构ppt

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开通VIP后可在VIP福利专区定期领取多种福利礼券。
用户用汇编语言编写程序后，依靠计算机将它 翻译成机器语言(二进制代码)，然后再在计算机上 运行。这个翻译过程是由汇编程序实现的。
27
可以把一台具有汇编程序的计算机看作是在实
际机器级(硬件)之上出现的一台虚拟机器，该机
允许使用汇编语言编程。
[称它为虚拟机器的原因是因为它依靠了软件(汇编程序)
才存在]。 由于汇编语言的语法、语义结构仍然和机器语
VIP专享文档下载特权自VIP生效起每月发放一次， 每次发放的特权有效期为1个月，发放数量由您购买 的VIP类型决定。
每月专享9次VIP专享文档下载特权， 自VIP生效起每月发放一次，持续有 效不清零。自动续费，前往我的账号 -我的设置随时取消。
服务特 权
共享文档下载特权
VIP用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和VIP专享文档），每下载一篇共享文
19
(3) 以存储器为中心的双总线结构
系统总线
CPU
M.M
存储
总线
I/O接口 …….. I/O设备 ……..
I/O接口 I/O设备
20
微型机的一般结构：（仍属于单总线结构）
微处理器
ROM RAM I/O 接口
I/O 设备
……...
21
大中型机的通道型结构：

计算机基础知识ppt课件完整版pptx

常见数据库管理系统
简要介绍几种常见的数据库管理系统，如Oracle、MySQL、SQL Server和PostgreSQL等， 包括它们的特点和应用领域。
2023
PART 06
编程语言与算法基础入门
REPORTING
编程语言概述及分类
编程语言定义
编程语言是用于编写计算机程序的语言，通过编程语言可以实现 对计算机硬件和软件的控制和操作。
云计算与分布式系统
阐述云计算的基本原理和架构， 以及分布式系统的概念、设计原 则和实现技术等。
物联网与嵌入式系统
探讨物联网和嵌入式系统的基本 原理、技术及应用领域，如智能 家居、工业自动化和智能交通等。
人工智能与机器学习
探讨人工智能和机器学习的基本 原理、技术及应用领域，如自然 语言处理、图像识别和智能推荐 等。
应用软件
应用软件是为满足用户特定需求 而开发的软件，如办公软件、图
像处理软件、游戏软件等。
操作系统原理与功能
操作系统定义 操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理 组织计算机工作流程，以及方便用户使用的程序的集合。
操作系统功能 操作系统具有处理机管理、存储器管理、设备管理、文件 管理和用户接口五大基本功能。此外，现代操作系统还具 有网络和多媒体管理等功能。
实例三
利用C语言实现一个猜数字游戏，通过游戏的方式 加深对编程语言和算法的理解。
2023
PART 07
总结回顾与拓展延伸
REPORTING
关键知识点总结回顾
计算机的基本组成
操作系统的基本概念和功能
包括中央处理器、内存、输入/输出设备等， 以及它们之间的互连和数据传输方式。
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管 理计算机硬件和软件资源，提供用户界面， 以及执行各种基本任务。

存储系统概述

RAID旳数据组织方式
分块：将一个分区提成多个大小相等旳、地址相邻旳块，这些块称为分块。 它是构成条带旳元素。 条带（Striping）：同一磁盘阵列中旳多个磁盘驱动器上旳相同位置构成条带， 提升同时读写性能
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上旳数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上旳数 据分块
驱动器3
读取数据块D2，D3… 读取数据块D1 读取数据块D0
D0,D1,D2,D3,D4,D5
驱动器1 D4 D2 D0
驱动器2 D5 D3 D1
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID 0数据丢失
阵列中某一种驱动器发生故障，将造成其中旳数据丢失。
驱动器1 D6 D3 D0
驱动器2 D7 D4 D1
磁盘失效 数据恢复
驱动器3 D5 D3 P0
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID组合---RAID 10
• RAID 10是将镜像和条带进行组合旳RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做 RAID 0。RAID 10也是一种应用比较广泛旳RAID级别。
读取数据
D0,D1,D2,D3,D4,D5
SAS
FC
接口类型
并行
串行
并行
串行
串行
主流接口速 100MB/S
率
133MB/S
300MB/S 600MB/S
320MB/S
3GB/S 6GB/S
2GB/S、4GB/S 、8GB/S
容量
1T/2T/3T 4T/6T
转速
5900 rpm 7200 rpm
最大连接设
2
1 or 15 with

Windows存储系统架构和基本概念

Port
➢ Implements functionality common to particular bus (SCSI/IDE) ➢ Scsiport.sys， Atapi.sys， Storport.sys (Win2k3)
Miniport
➢ Plug into the port driver to interface Windows to a particular implementation
Demo ➢ 显示磁盘对象 (Winobj)
常见的分区表结构
常见的分区表结构(续)
基本磁盘的GUID分区表(GPT) 基本磁盘卷管理器 GUID分区表为EFI平台所设计
➢ 分区表为64位，使得分区可以大于2TB
常见的分区表结构 (续)
动态磁盘 动态磁盘卷管理器 Windows Logical Disk Manager (LDM)
➢ Aha154x.sys—for Adaptec's 1540 family of SCSI controllers ➢ Pciidex.sys and Pciide.sys
Ntldr在Windows启动时如何加载磁盘
启动步骤
➢ 主引导扇区调用ntldr ➢ Ntldr通过读取boot.ini ➢ 加载ntoskrnl.exe,注册表和驱动
今日议程
Windows I/O子系统的工作方式
➢ I/O管理器的职能 ➢ 典型I/O请求的处理方式
磁盘驱动程序的结构
➢ Ntldr和启动过程中磁盘的工作模式 ➢ 磁盘驱动：Class, Port和Miniport ➢ 磁盘设备对象 ➢ 分区管理器
Windows下的卷管理
➢ 基本磁盘和动态磁盘 ➢ 多分区卷的管理

Windows存储系统架构和基本概念PPT


多分区卷类型(续)
Striped Volume RAID-5 Volume
常见的分区表结构 (续)
Demo:LDMDump
多分区卷的工作原理
Ftdisk
➢ Ftdisk管理所有的基本磁盘卷 ➢ 以总线驱动程序的方式工作，枚举基本磁盘，检测存在的基本卷 ➢ Ftdisk, PnP管理器、分区管理器互相合作，完整对分区和卷的管理 ➢ Summary of Windows NT NTFS and FTDisk Data Recovery ➢ /default.aspx?scid=kb;en-us;129038
2000-based computers /default.aspx?scid=kb;en-
us;329707 Best practices for using dynamic disks on Windows
Server 2003-based computers /default.aspx?scid=kb;en-
磁头
扇区 柱面
Windows的存储设备驱动
文件系统 > 卷 > 分区 > 磁盘
磁盘的Class, Port和Miniport驱动
Class
➢ Implements functionality common to all storage devices ➢ \Windows\System32\Drivers\Disk.sys
您的潜力，我们的动力！
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1720.10.17Saturd ay, October 17, 2020
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。11:36:4911:36: 4911:3610/17/2020 11:36:49 AM
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文件系统 > 卷 > 分区 > 磁盘
磁盘的Class, Port和Miniport驱动
Class
Implements functionality common to all storage devices \Windows\System32\Drivers\Disk.sys
Port
WDM Driver
Bus driver
(管理物理或者逻辑总线)
Function driver
(实际控制设备的驱动)
Filter driver
(增强或者改变设备驱动的行为方式)
分层驱动模型：Class/Port/Miniport
Demo
用msinfo32.exe和Process Explorer查看系统驱动列表
Windows存储系统系列课程
Windows存储系统架构和基本概念
喻 勇, PMP/MCSE
微软特约讲师
yy@ 讲义下载：
Windows存储系统系列课程
12月06日 Windows存储系统架构和基本概念 12月14日 Volume Shadow Copy和存储备份新技术 12月23日 Windows文件系统和NTFS 12月27日 企业级存储技术对比和案例分析
Printer driver
(把图形信息转换为打印指令)
内核模式驱动
File System driver
(接收文件形式的I/O请求并处理)
Plug & Play driver
(支持创建的设备，如显卡、网卡、磁盘等)
Non-Plug & play driver (kernel extensions, 如netmon, AV)
做Sys分区)
磁盘对象和演示
Disk device object
\Device\Harddisk0\DP(1)0x7e000-0x7ff50c002+2 表示方法 GLOBAL??中的符号连接：为了兼容NT4
Partition manager
在启动时读取分区表：IoReadPartitionTable
分层驱动的作用
有关存储的重要概念 磁道
物理磁盘(Disk) 扇区(Sectors) 分区(Partitions) 简单卷(Simple Volume) 多分区卷(Multi-partitions Volume) Demo:用DiskMon查看磁盘读写过程
磁头
扇区 柱面
Windows的存储设备驱动
System分区和Boot分区
System分区:ntldr和boot.ini所在的分区 Boot分区:ntoskrnl.exe和其他启动Windows所需的文件所在的分区
Ntldr一定是采用主板上的firmware来读取System分区 有些情况下，Ntldr采用Miniport驱动来读取Boot分区 System和Boot分区对分区类型有特定的要求(比如：动态磁盘不能
Implements functionality common to particular bus (SCSI/IDE) Scsiport.sys， Atapi.sys， Storport.sys (Win2k3)
Miniport
Plug into the port driver to interface Windows to a particular implementation
Aha154x.sys—for Adaptec's 1540 family of SCSI controllers Pciidex.sys and Pciide.sys
Ntldr在Windows启动时如何加载磁盘
启动步骤
主引导扇区调用ntldr Ntldr通过读取boot.ini 加载ntoskrnl.exe,注册表和驱动
多分区卷类型
Spanned Volume Mirrored Volume
多分区卷类型(续)
Striped Volume RAID-5 Volume
常见的分区表结构 (续)
Demo:LDMDump
多分区卷的工作原理
Ftdisk
Ftdisk管理所有的基本磁盘卷 以总线驱动程序的方式工作，枚举基本磁盘，检测存在的基本卷 Ftdisk, PnP管理器、分区管理器互相合作，完整对分区和卷的管理 Summary of Windows NT NTFS and FTDisk Data Recovery /default.aspx?scid=kb;en-us;129038
分区表为64位构 (续)
动态磁盘 动态磁盘卷管理器 Windows Logical Disk Manager (LDM)
由微软和VERITAS合作开发，从UNIX上的LDM移植而来
Windows下采用软件实现的多分区卷
Spanned Volume Mirrored Volume Striped Volume RAID-5 Volume
Demo 显示磁盘对象 (Winobj)
常见的分区表结构
基本磁盘的MBR分区表
/article_view.asp?id=606
常见的分区表结构(续)
基本磁盘的GUID分区表(GPT) 基本磁盘卷管理器 GUID分区表为EFI平台所设计
Windows下的卷管理
基本磁盘和动态磁盘 多分区卷的管理
常用工具
Windows I/O子系统的结构
典型的I/O请求方式
系统已虚拟文件的方 式抽象化所有设备
I/O管理器负责映射虚 拟文件和实际的设备
常见驱动程序的类型
用户模式驱动
VDD驱动
(支持16位DOS应用)
/china/technet/webcasts/default.mspx
讲义下载：
今日议程
Windows I/O子系统的工作方式
I/O管理器的职能 典型I/O请求的处理方式
磁盘驱动程序的结构
Ntldr和启动过程中磁盘的工作模式 磁盘驱动：Class, Port和Miniport 磁盘设备对象 分区管理器