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储存(磁盘阵列柜)基础知识培训.pptx

储存(磁盘阵列柜)基础知识培训.pptx
IBM公共技术支持中心 IBM technical support center for public
储存(磁盘阵列柜)基础知识培训
磁盘阵列柜概述
▪ 磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，有 “价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。其原理是利用数组方式来作 磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列 主要针对硬盘，在容量及速度上，无法跟上CPU及内存的发展，提 出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速 度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所 产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时 ，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上 。 磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念，在数组中任 一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将故障硬盘内的 数据，经计算后重新置入新硬盘中。而磁盘阵列柜就是装配了众多 硬盘的外置的RAID 。
7
DAS：直接附加存储
▪ 的DAS(Driect Attached Storage—直接附件存储）是指将存储设备 通过SAS线缆或光纤通道直接连接到服务器上。
8
DAS：直接附加存储
▪ 存储直接连接到一台服务器上 • SCSI, SAS, iSCSI, FC • 块级别 I/O
▪ 内部磁盘 • 具备/不具备RAID保护
▪ 外部磁盘 • 存储系统 • 基于控制器的RAID引擎
9
内部 DAS
Application Server
Motherboard
Application Server
Motherboard SW
Application Server

存储基础知识培训ppt课件

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物理磁盘
物理卷（RAID）
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷（RAID）
பைடு நூலகம்
分割
卷（Volume）
在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（FAT32、NTFS、ext2/3/4等）VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列（Array） ，以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元，配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存（cache）。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池，大大提高磁盘阵列的读写响应速度，显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计，从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式，并且支持热插拔功能，能够实现简单的无单点故障，为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中，部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件，提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道（FC）
HBA卡
WWN（World Wide Name）
SAN交换设备—交换机
FC交换机，内部为Fabric拓扑，每端口独占带宽，理论上可以连接1600万个设备

IT行业存储基础知识培训(ppt 110页)

IT行业存储基础知识培训(ppt 110页)
• NAS
优点: 方便，文件级的数据共享，集中化管理 缺点: 需要贡献文件系统，安全性无法保障，性能一般，磁盘级
数据无法共享／集中，复杂系统的成本大，维护难，扩容受限
• SAN
优点: 集中化的管理，高性能，减少停机时间，安全保障高 缺点: 成本昂贵、系统复杂。磁盘阵列的兼容性限制了设备选择
一旦硬盘损坏，资料将丢失! 作业将停顿!
硬盘容量 = 单块硬盘容量 x N
RAID出现原因 三
未使用 RAID
使用 RAID
I/O 1 I/O 1 (Disk 1)
I/O 2 (Disk 2)
Software setup Access Time Data Transfer Software Completion
物理卷
RAID10
多个物理卷上创建1个逻辑卷
RAID5
多个物理卷上创建2个逻辑卷
RAID 0 条带存储(Striping)
原理：又称数据分条，即把数据分成若干 相等大小的小块，并把它们写到阵列上不 同的硬盘上，这种技术又称“Stripping” （即将数据条带化），RAID0在读写时是
以并行的方式对各硬盘同时进行操作。
IT行业存储基础知识 培训
RAID技术
RAID基本概念——定义
RAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗 余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑 硬盘，从而达到提升存储容量、读写性能和数据安全性的目的。根据不 同的组合方式可以分为不同的RAID级别
Local Area Network
Server B Application B
Client 3

磁盘阵列讲解精品PPT课件

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是现在的主流。
IDE接口（Integrated-Drive-Electronics）是现在普 便使用的外部接口，采用16位数据并行传送方式， 一个IDE接口只能接两个外部设备。优点是价格低 、兼容性强、性价比高，缺点是数据传输速度慢、 线缆长度过短、连接设备少 。数据线是40针或80 针
SATA(Serial ATA)接口：Serial ATA以连续串行的方式传送 数据，可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数 据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据，这样能 减少SATA接口的针脚数目，使连接电缆数目变少，效率也 会更高。实际上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有 的工作，分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收
原理：原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据 分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列中 针对不同的应用使用的不同技术,称为RAID level 。 而每一level代表一种技术,目前业界公认的标准是 RAID 0~RAID 7 。
实现：RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制 器或电脑中的RAID卡来实现的。
总结起来就是 容量大、速度快、安全性高。
2.硬盘接口类型
目前，硬盘的接口类型主要有：IDE接口、SATA
接口、SCSI接口、光纤通道。
IDE接口硬盘多用于家用产品中，也部分应用于服 务器，SCSI接口的硬盘则主要应用于服务器市场， 而光纤通道只在高端服务器上，价格昂贵。SATA主 要应用于家用市场，有SATA、SATAII、SATAIII，
大数据的读写。但冗余信息开销还是太大，阻止了这类 盘的广泛应用。
4.RAID3(3级盘阵列) RAID3为单盘容错并行传输阵列盘。它的特点是将检验 盘减小为一个(RAID2校验盘为多个，DAID1检验盘为1比 1)，数据以位或字节的方式存于各盘(分散记录在组内相 同扇区号的各个磁盘机上)。

存储基础培训ppt课件

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Block Diagram
Server / Servers or
Switch / Switches or
Zones on one Switch
RAID Controller A
PowerPC
Drive Channels
CPU
SAS
CH 0 CH 1
Host Channels
4G FC
PCI-X #1
存储基础培训
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DAS (Direct Attached Storage)
文件服务器
应用服务器
LAN 数据库服务器
数据流 存储设备
数据流 存储设备
数据流 存储设备
• 存储设备直接连接到服务器； • 传统的、最常见的连接方式，容易理解、规划和实施；
• 没有独立操作系统，不能提供跨平台的文件共享，各平台下数据需分别存储；
从数据保护时间上分为：CDP技术分为真CDP（True CDP）和准CDP（Near CDP）两类
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备份、快照、复制、CDP
存储基础培训
40
Archive(归档)
将相对不重要的数据转移到速度较慢并且价格便宜的存 储介质上，是一种最原始却最为有效的节约成本的方式。数 据归档集成了数据迁移、管理、收集、保存以及介质管理等 功能 ，主要用于长久保存数据和文件以备日后查询取用。
CBM (缓存备份模块) • BBU + Flash 备份模块 • Cache Safe 技术
• Cache safe技术可在突然断电的情况下将缓存中数据永 久保存在Flash SSD中，不受传统的72小时保护机制限制.
存储基础培训
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典型中端磁盘阵列扩展

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SATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插
拔，即插即用
7
SAS接口硬盘介绍
SAS(Serial Attached SCSI) 串行连接SCSI SAS是一种点对点、全双工、双端 口的接口 SAS专为满足高性能企业需求而设 计，实现与SATA的互操作，为企业 用户带来前所未有的灵活性和低成 本
17
RAID、LUN的形成过程
物理卷
（RAID）
物理磁盘
18
RAID、LUN的形成过程
LUN1
LUN2
LUN3
LUN
分割
物理卷
（RAID）
物理磁盘
19
卷（Volume）
• 在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系
统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为 裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C 盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（ FAT32、NTFS、ext2/3/4等） • VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
i e
MyFile
RAID-1
y
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15
RAID技术总结
通常依照阵列的结构形式分成RAID0，RAID1，RAID5， RAID0+1等类型。
常见的有以下几种类型： 1．RAID0数据分别存储在阵列中的各个驱动器上，并行传送。这种结构容量 利用率最好，达到100%。但没有校验，可靠性最差。 2．RAID1数据以完全相同的形式同时存储在2台硬盘驱动器上，数据传输率 和单台情况下相近。容量利用率只有50%，但冗余量大，可靠性高。这种结 构通常称为镜象磁盘。 3．RAID5阵列采取奇偶校验，但没有专用的驱动器，而是将校验位按要求写 到阵列中的某一台驱动器上。采取并行传送。这种结构适合每次存取数据量 小的情况，例如事务处理。

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RAID基本概念2——校验
两个数字之间的XOR运算定义是：
✓ 1 XOR 1 = 0 ✓ 1 XOR 0 = 1 ✓ 0 XOR 1 = 1 ✓ 0 XOR 0 = 0
P=A0 XOR A1
异或运算
A0
A1
P
数据盘 数据盘
校验盘
数据A0和A1通过异或运算进行 奇偶校验得到校验位P
RAID基本概念3——重建（Rebuild）
缓存(Cache)
CPU
CPU
后端总线
阵列内置UPS
内置UPS保护
控制器缓存镜像
1、主机数据写入缓存； 2、缓存数据进行异或
运算，产生校验数据；
前端总线
系统缓存 读缓存 写缓存
CPU
CPU
后端总线
前端总线
系统缓存 读缓存 写缓存
CPU
CPU
后端总线
控制器缓存镜像
1、主机数据写入缓存； 2、缓存数据进行异或
数据 A B C DE
……
A
A
B
=
B
C
C
D
D
E
E
优点
✓ 提供了很高的数据安全性和可用性 ✓ 100％的数据冗余 ✓ 设计、使用简单 ✓ 不作校验计算，CPU占用资源少
数据 A B C D E F G H ……
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
优点
缺点 最小 硬盘数
✓ 极高的读写效率 ✓ 速度快，由于不存在校验，
所以不占用CPU资源 ✓ 部署简单
无冗余，通常和其他RAID 级别混合使用
不适合用于关键数据环境 2

储存磁盘阵列柜基础知识培训(ppt47张)


(FC-SAN)
(IP-SAN)
13
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。
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储存(磁盘阵列柜)基础知识培训
磁盘阵列柜概述
磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，有 “价格便宜且多余的磁盘阵列”之意。其原理是利用数组方式来作 磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列 主要针对硬盘，在容量及速度上，无法跟上CPU及内存的发展，提 出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速 度较慢磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所 产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时 ，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上 。 磁盘阵列还能利用同位检查(Parity Check)的观念，在数组中任 一颗硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将故障硬盘内的 数据，经计算后重新置入新硬盘中。而磁盘阵列柜就是装配了众多 硬盘的外置的RAID 。
• 内部磁盘
• 无RAID
• 软件 RAID
• 主板集成RAID (ROC)
• RAID 主机卡
外部DAS
Application Server Mothe• 通过主机连接卡连接的外部存储系统 • 基于控制器的 RAID

存储基础知识培训 PPT

NAS存储的不足之处 使用以太网，网络带宽是传输瓶颈。
SAN 存储区域网络
SAN 存储区域网络
SAN(Storage Area Network的简称)直译过来就是 存储区域网络，它采用光纤通道(Fibre Channel) 技术，通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务 器主机，建立专用于数据存储的区域网络
NAS 网络附加存储
NAS 网络附加存储
NAS本身能够支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能够支持各种 操作系统。NAS是真正即插即用的产品，并且物理位置灵活，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行 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
2.一般来说，前端、缓存、 后端和物理磁盘四部分构 成一个智能存储系统。智 能存储系统的数据处理是 为从主机发起的I/O请求 到达前端端口开始，然后 经过缓存。如果被请求的 数据保存在缓存中，那么 读请求直接在缓存中完成。 如果数据不在缓存中，则 经过后端端口到物理磁盘 上读取数据。主机被写入 数据经过前端端口，先写 入缓存，然后经后端端口 保存到物理磁盘。
认识存储及相关设备
FC 交换机 光纤交换机是采用光纤线缆作为传输介质的 高速网络传输设备，是构建存储网络的必要 设备。
HBA卡 是插在主机端用于服务器连接存储网络光纤连接卡 HBA卡=光纤通道适配器=光纤通道主机总线适配器
智能存储系统概念解析
智能存储 存储机头
1 智能存储系统是配置了多块硬盘和大量内存，并提供多条I/O通路，拥有智能操作系统的存储阵列。它采用复杂的算法来实现最 优化的存储资源处理，以满足高性能需求的应用程序

存储基础知识培训


NAS是什么？
通过LAN直接接入网络的存储系统。
➢ “Network Attached Storage” ➢ 一个经过特殊优化的，在混合网络环境中提供文件服务的设备。 ➢ NAS直接连接到网络中，直接为client提供存储服务。
➢ 其软件经过高度的优化 ➢ 直接连接到网络，安装和管理过程简单，无网络中断, 安装快捷 ➢ 无需安装其它操作系统 ➢ 利用网络协议及IP 地址
File Server
❖ 低费用 ❖ 使用简单 ❖ 容易安装 ❖ 价格相对较低
缺点
Exchange Server
ERP Server
❖ 不能共享
❖ 连接距离有限
❖ 升级困难
❖ 缺乏较好的高可用性
❖ 维护复杂
Disk A
PPT文档演模板
Disk B
Disk C
• 适宜于小型机构的存储解决方案
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PPT文档演模板
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RAID Level 0: 带区集
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PPT文档演模板
MyFile
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RAID 1: 镜像
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PPT文档演模板
MyFile
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RAID 3: 带专用校验驱动器的带区集
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存储基础知识培训
混合网络环境中的NAS应用
PPT文档演模板
存储基础知识培训
NAS在校园网中的应用
节点交换机
图书馆
一号教学楼
节点交换机
实验楼 节点交换机
INTERNET、MAIL DNS服务器等
路由器
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未定,可能会所有更新
信号兼容
与第一代兼容
可能与第二代兼容,
RAID简介
RAID简介
廉价磁盘冗余阵列（RAID）
▪ Redundant Arrays of Inexpensive Disks ▪ 是一种利用大量廉价磁盘进行磁盘组织的技术 ▪ 价格上，大量廉价的磁盘比少量昂贵的大磁盘合
算得多
▪ 性能上，使用大量磁盘可以提高数据的并行存取
速度
▪ 可靠性上，冗余数据可以存放在多个磁盘上，因
此一个磁盘的故障不会导致数据丢失
高性能
• 通过并行提高性能
– 负载平衡多个小的存取操作，提高以提高这种存取操 作的吞吐量
– 并行执行大的存取操作，以减少大的存取操作的响应 时间
• 通过在多个磁盘上对数据进行拆分来提高传输率
– 比特级拆分（Bit-level striping） • 将每个字节按比特分开，存储到多个磁盘上
磁盘失效，将影响整个数据。
▪RAID 0不可应用于需要数据高可用性的关键应用。
RAID 1
▪RAID 1通过磁盘镜像实现数据冗余，在两对分离的磁盘上产
生互为备份的数据。
▪RAID 1可以提高读的性能, 当原始数据繁忙时，可直接从镜像
拷贝中读取数据。
▪RAID 1是磁盘阵列中费用最高的, 但提供了最高的数据可用率。
SATA Vs PATA
串 行 AT A与 并 行 AT A的 技 术 特 征 对 比
技术特征
Serial ATA1.0(串行ATA)
Parallel ATA(并行ATA)
最高数据传输率
150 MB/s
133 MB/s
(SATA3.0中最高可达600MB/s) (这是ATA/133所能支持的最高值)
• 不同的RAID级别，具有不同的代价、性能和可靠
• 重点介绍： RAID０ RAID１ RAID３ RAID 5
RAID10 RAID50
RAID 0
▪RAID 0利用条带技术连续地分割数据且并行地读/写于多个磁盘
上， 因此具有很高的数据传输率。
▪RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据可靠性，如果一个
SATA Vs PATA
• 可连接多台设备
– 由于Serial ATA 采用点对点的传输协议，所以不存 在主/从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而 且使拓展ATA设备更加便利。用户不需要再为设置 硬盘主从跳线器而苦恼只要增加通道数目，即可连 接多台设备。
– Serial ATA采用七针数据电缆，主要有四个针脚，第 1针发送信号，第2针接收信号，第3针供应电源， 第4针为地线。最长可以达到1米，而并行ATA最长 40厘米，重要是不会在出现因过多的引脚而是针会 变弯或断针的现象，Serial ATA插接简单，还大大改 善了机箱的通风条件。
SATAⅡ Native-Command-Queuing
SATA
Serial ATA interface nnected to Barracuda ATA V
Size comparison: Parallel ATA connector (left) vs. Serial ATA connector.
使用电压
12v、5v、3.3v
12v
连接电缆
0-1米长的连接电缆
40针80芯电缆
数据通信模式
信号串行传输
信号并行传输
信号干扰
信号干扰较小
信号干扰较强
是否支持热拨插
是
否
多设备应用
独享数据带宽
共享一数据带宽
散热
更加利于散热
散热效果差
SATA
Serial ATA发展蓝图(数据来自SerialATA1.0白皮书)
当一个磁盘失效，系统可以自动地交换到镜像磁盘上, 而不需 要重组失效的数据。
存储基础知识培训
存储介质及发展历程
磁盘介质发展路线
磁盘介质市场占有率
SCSI Roadmap
SCSI Roadmap
Fibre Channel Roadmap
磁盘介质简要参数比较
SAS 磁盘扩展存储
SAS HBA&Cable
SATAⅡ Native-Command-Queuing
办法：天）
镜像
100,0002/（2*10） =500*106小时（5700年
）
校验
RAID级别
为不同冗余类型在逻辑驱动器上的应用
• RAID的级别从RAID概念的提出到现在,巳经发展了多个
级别,有明确标准级别分别是0、1、2、3、4、5等。但 是最常用的是0、1、3、5四个级别和他们组合10、30、 50。其他还有6、7等级别。
SATA Vs PATA
• 支持热插拔
– 串行ATA支持热插拔，像USB和IEEE1394 一样，在不关机的情况下就能完成增加 或移除硬盘的工作，并且不会 对硬盘和 控制器造成损坏。
SATA Vs PATA
• 内置数据校验
– 在串行ATA在传输总线的两头都引入了全 新的CRC（循环冗余校验）保护系统。串 行ATA的双向CRC校验对一般家庭用户用处 可能不大，但对于高端工作站、服务器和 磁盘存储设备来说却至关重要的。
技术特征
第一代
第二代
第三代
近似速度(8B)
1.2GBits /s (150MB/s )
2.4GBits /s
4.8GBits /s
近似速度(10B) 估计推介日期
1.5GBits /s 2001年年中
3.0GBits /s 2004年年中
6.0GBits /s 2007年年中
连接电缆
七针数据线缆
与第一代一样
– 块级拆分（Block-level striping） • 对于由n个磁盘构成的阵列，文件的第i块 存放在第(i mod n) +
1个磁盘上
通过冗余提高可靠性
问题：N个磁盘组成的集合中某个磁盘发生故障的概率比特定 的单个磁盘发生故障的概率高很多
– 假定1个磁盘无故障时间：100,000小时（11年） 100个磁盘的阵列无故障时间：100,000/100 = 1,000小时（41
SATA磁盘接口
SATA Vs PATA
• 高速度
– 现行的ATA硬盘很少会用尽数据线所有的带 宽。即使是ATA/133硬盘，也不会真正达到 133MB/S的速率。最多也就只能达到60MB/S 的稳定传输速率。所以一般情况下，并不会 感觉到ATA/133和ATA/66的区别。而串行 ATA1.0确立了150MB/S的标准，最终将实现 600MB/S的传输速率，可谓一个质的飞跃。