专题8《磁盘阵列技术基础培训》(V1.0)

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磁盘阵列基础技术
数据跨盘（Spanning）技术 RAID组技术 –RAID0/1/3/5/6/10/30/50等 可靠性和可用性技术 虚拟磁盘（Virtual Disk） 技术 热备盘技术 写cache技术

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磁盘阵列基础技术－数据跨盘技术定义
卷的三个层次：物理磁盘、虚拟磁盘和逻辑卷。 要建立卷，首先要根据不同的RAID策略，采用一块或者多块物理磁盘组成虚拟 磁盘，然后在虚拟磁盘之上划出需要的空间建立卷。
物理磁盘是单个的物理磁盘设备，用来进行数据的读写。 虚拟磁盘包含多个物理磁盘，并被作为一个实体来进行数据的读写。

1、磁盘阵列发展历史
Table of Contents
2、磁盘阵列基础技术
3、磁盘阵列术语概念 4、磁盘阵列系统架构 5、磁盘阵列的分类 6、磁盘阵列主流厂商

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磁盘阵列术语概念
JBOD
逻辑盘
Cache Mirroring 双控（Duplexing）
停电、写入时硬盘故障等将导致数据不完整性 能较大提升数据写入速度
1.第一步，数据写入到 控
制器CACHE
3.第三步，数据从
CACHE中刷新到磁盘中
2.第二步，数据成功写入
磁盘 内部Cache之后就向主机 返回数据已经写入到磁盘 中，写操作完成

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磁盘阵列基础技术－写cache技术（二）

7块73G的物理磁盘
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磁盘阵列发展历史－磁盘阵列发展历程
5MB/s传输速度的SCSI-1 SCSI磁盘阵列 160MB/s传输速度的Ultra 160
320MB/s传输速度的Ultra 320
FC磁盘阵列
1Gb FC磁盘阵列
2Gb FC磁盘阵列
4Gb FC磁盘阵列
Disk Drive
LUN 0
LUN 1
LUN 0
LUN 1

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磁盘阵列术语概念－World Wide Name (WWN)
每一个设备的唯一标示就是World Wide Name (就像一个人的身份证，终身使用并不会修改)。
光纤存储系统上的逻辑卷通过主机上的HBA卡（光纤通道卡）WWN号和主机建立连接。
（1）硬件存储容量的更新虽然日新月异，但是仍然无法满足几何级数增长的 存储容量要求。 -如何满足数据存储容量需求? （2）硬件存储容量记录在不断的刷新，但是由于数据的读写动作是一种机械操作，所以速 度的提高就受到现实电子技术和机械技术发展的制约，无法满足日益增长的读写速度 的需求。 -如何增加磁盘的存取(access)速度?

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磁盘阵列基础技术－条带加镜像（RAID10）
数据从控制器分出两路，首先把数据做条带化，随后分出来的每一路数据再分
两路，做Mirroring操作，即互做镜像。

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磁盘阵列基础技术－条带加专用奇偶校验（RAID30）

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磁盘阵列术语概念－主机适配器（Host Adapter）
安装在服务器或工作站 PCI插槽上，与磁盘阵列连接，进行数据信号通信
千兆网线 iSCSI HBA Card iSCSI 磁盘阵列
SCSI线缆 SCSI HBA Card
SCSI 磁盘阵列
光纤线缆 FC HBA Card FC磁盘阵列
磁盘阵列技术基础培训
作者：仇殿 工号：03177
目录
1、磁盘阵列发展历史
2、磁盘阵列基础技术 3、磁盘阵列术语概念 4、磁盘阵列系统架构 5、磁盘阵列的分类
Table of Contents
6、磁盘阵列主流厂商

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磁盘阵列发展历史－为什么需要磁盘阵列
随着服务器性能的提高，如下三个问题逐渐成为制约因素：
主机适配器（Host Adapter）
Logical Unit Number (LUN) World Wide Name (WWN)

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磁盘阵列术语概念－JBOD
JBOD(JustBundleOfDisks) “简单磁盘捆绑”,通常又称为Span。JBOD不是标准的RAID级 别.Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起,从而提供一个大的逻辑磁盘

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磁盘阵列基础技术－ RAID技术
RAID :
RAID 是Redundant Array of Inexpensive Disks 的缩写，有多种级别，
提高的磁盘可靠性和性能，视用户的操作环境（operatingenvironment ）
及应用（application） 而定，与level 的高低没有必然的关系 。 多种级别 每个等级成本/性能/安全性 可以通过软件和硬件来实现 采用硬RAID性能表现最好 条带化是 RAID的一个基本概念 通过串联多个磁盘驱动器来实现一个逻辑存储单元
a)在磁盘柜里包含了若干块磁盘 b)无法提供磁盘故障冗余
c)由独立的磁盘组成，不能有效提
升磁盘的存取速度

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磁盘阵列术语概念－逻辑盘(一)
什么是系统逻辑盘?
通过RAID控制器，把磁盘阵列的存 储容量分配给各主机操作系统，得 到的磁盘驱动器 511 GB 逻辑盘组 (7x73) 逻辑盘 "0" (200GB) 逻辑盘 “1" (200GB) 空闲的盘 (111GB)

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磁盘阵列基础技术－条带加分布奇偶校验（RAID50）

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磁盘阵列基础技术－异或逻辑运算基本原理
异或逻辑运算（XOR， eXclusive OR ） A 与B 值就代表了两个位，A 与B 一样时，XOR 结果为0，A 与B 不一样时，XOR 结果就是1，而且知道XOR 结果和A 与B 中的任何一个数值，就可以反推出另一 个数值。比如A 为1，XOR 结果为1，那么B 肯定为0，如果XOR 结果为0，那么B 肯定为1。
RAID 3/5/30/50 RAID组中，故障硬盘通过无故障硬盘上存放的纠错（奇偶） 码信息来重建数据
从奇偶盘恢复数据

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磁盘阵列基础技术－可用性
可用性：指的是硬盘在某种用途中可能用的时间
冗余磁盘阵列允许单个硬盘出错，而继续正常工作。
RAID组技术保证硬盘故障后的系统恢复时间也大大缩短。

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磁盘阵列基础技术－条带加专用奇偶校验（RAID3）
使用一个专用的磁盘存放所有的校验数据，其它磁盘条带的数据读写操作 ，达到
数据的冗余和提供高容错性能。

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磁盘阵列基础技术－分布奇偶校验（RAID5）
RAID 5把奇偶位信息分散分布在硬盘子系统的所有硬盘上。 （而不是使用专用的校验盘）
7块73G的物理磁盘

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磁盘阵列术语概念－逻辑盘(二）
多种逻辑盘并存一个盘组
每个逻辑盘都有唯一的RAID等级 在一个盘组里，有分别不等RAID等级的逻辑盘
逻辑盘 0, 20GB RAID Level 0 逻辑盘 1, 50GB RAID Level 5 逻辑盘 2, 30GB RAID Level 0
FC标准预留
IEEE定义
生产厂商定义
Node WWN:
10:00:00:60:69:00:60:02
(Brocade选择1)

生产厂商选择的16进制字符
使用的设备: 交换机, 磁, 磁带机/库, HBA卡
Port Байду номын сангаасWN:
20:00:00:60:69:00:60:02
生产厂商选择的16进制字符



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磁盘阵列基础技术－ 硬盘条带（Disk Striping, RAID 0）
硬盘条带的方法把数据同时写到多个硬盘，而不是只写到一个硬盘上。

10
磁盘阵列基础技术－硬盘镜像（RAID 1）
硬盘镜像（RAID 1）是容错磁盘阵列技术最传统的一种形式，它最重要的优点是 百分之百的数据冗余。

18
磁盘阵列基础技术－硬盘故障恢复技术
硬盘故障恢复技术：通过镜像和RAID从硬盘故障中恢复数据,恢复数据 的工作 不用立即进行，因为系统可以在一个硬盘有故障的情况下正常工作。
从镜像盘恢复数据

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磁盘阵列基础技术－可靠性和可用性技术
iSCSI磁盘阵列

1Gb 磁盘阵列
10Gb 磁盘阵列
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目录
1、磁盘阵列发展历史 2、磁盘阵列基础技术
Table of Contents
3、磁盘阵列术语概念
4、磁盘阵列系统架构 5、磁盘阵列的分类 6、磁盘阵列主流厂商


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磁盘阵列术语概念－Logical Unit Number (LUN)
SCSI通过LUNs来进行设备的寻址
Controller
Controller
Host Adapter
ID 2
ID 1
ID 7
Disk Drive
Disk Drive
Disk Drive

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磁盘阵列基础技术－可靠性
可靠性：指的是硬盘在给定条件下发生故障的概率
磁盘阵列可以改善硬盘系统的可靠性。因为某一硬盘中的数据可以从其它硬盘的 数据中重新产生出来（例如RAID1/3/5/10等） ，所以很少会有机会使整个硬盘系 统失效。硬盘子系统的可靠性因而大大改善了。
（3）随着数据量的增加，数据的安全逐步引起大家的普遍关注。
-如何防止数据因磁盘的故障而丢失?

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磁盘阵列发展历史－什么是磁盘阵列
把磁盘的存储空间整合起来，形成大的连续的存储空间
219GB 逻辑盘组 (3x73)
511GB 逻辑盘组 (7x73)
3块73G的物理磁盘
Write Through模式: