存储技术基础(2)20160526百度文库
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(存储技术基础)第一章存储技术概述
某数据中心采用SAN存储解决方案，通过光纤通道连接存储设备和服务器，提供高性能的数据存储服 务。SAN网络采用冗余设计，确保数据的可靠性和可用性。此外，SAN还支持数据快照、远程复制等 高级功能，满足数据中心对数据的快速恢复和容灾需求。
05
数据备份恢复策略与方法
数据备份重要性及分类方法
数据备份重要性
云存储挑战与未来发展
要点一
安全性挑战
云存储面临着数据泄露、篡改、损坏 等安全风险，需要加强身份认证、访 问控制、数据加密等安全防护措施。
要点二
可扩展性挑战
随着数据量不断增长，云存储需要不 断提高可扩展性，以满足用户不断增 长的数据存储需求。
要点三
未来发展
未来云存储将朝着更加智能化、自动 化、高效化的方向发展，引入人工智 能、机器学习等技术提高数据管理和 运维效率。同时，随着5G、物联网等 新技术的普及，云存储将在更多领域 得到应用和推广。
工作原理
磁盘阵列通过条带化（Striping）将数据分散到多个磁盘上，并行读写，提高数据 访问速度；同时通过镜像（Mirroring）或奇偶校验（Parity）等技术实现数据冗余， 提高数据可靠性。
常见磁盘阵列级别及其特点
01 RAID 0
02 RAID 1
03 RAID 5
04 RAID 6
05 RAID 10（RAI…
NAS和SAN网络存储比较
NAS（Network Attached Storage， 网络附加存储）：NAS是一种基于文 件协议的存储技术，通过标准的网络协 议（如TCP/IP）在局域网上提供文件 和数据共享服务。NAS设备通常被配 置为独立的文件服务器，客户端可以通 过网络访问NAS设备上的文件和数据。
05
数据备份恢复策略与方法
数据备份重要性及分类方法
数据备份重要性
云存储挑战与未来发展
要点一
安全性挑战
云存储面临着数据泄露、篡改、损坏 等安全风险，需要加强身份认证、访 问控制、数据加密等安全防护措施。
要点二
可扩展性挑战
随着数据量不断增长，云存储需要不 断提高可扩展性，以满足用户不断增 长的数据存储需求。
要点三
未来发展
未来云存储将朝着更加智能化、自动 化、高效化的方向发展，引入人工智 能、机器学习等技术提高数据管理和 运维效率。同时，随着5G、物联网等 新技术的普及，云存储将在更多领域 得到应用和推广。
工作原理
磁盘阵列通过条带化（Striping）将数据分散到多个磁盘上，并行读写，提高数据 访问速度；同时通过镜像（Mirroring）或奇偶校验（Parity）等技术实现数据冗余， 提高数据可靠性。
常见磁盘阵列级别及其特点
01 RAID 0
02 RAID 1
03 RAID 5
04 RAID 6
05 RAID 10（RAI…
NAS和SAN网络存储比较
NAS（Network Attached Storage， 网络附加存储）：NAS是一种基于文 件协议的存储技术，通过标准的网络协 议（如TCP/IP）在局域网上提供文件 和数据共享服务。NAS设备通常被配 置为独立的文件服务器，客户端可以通 过网络访问NAS设备上的文件和数据。
存储基础知识课程
+FCOE HBA卡
SCSI over TCP/IP
光纤线 ,RJ45+ 网 卡/TOE卡/iSCSI
HBA卡
接口图样
SAS 6/12Gb/s
SAS
SAS网线 + /SASHBA卡
市场定位
高端
网络独立、高带 备注说明 宽、低延迟、传
输距离近
中高端
中高端
中低端（10Gb/s） 中端（6/12Gb/s）
CPU CPU CPU CPU CPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ CPU CPU CPU
缓存 CPU 模块
CMI
电源 电源
BBU LCC
处理器 CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU
缓存 CPU 模块
光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 iSCSI 模块 iSCSI 模块 IO 复合
存储基础知识课程
CONTENT
目录
① 存储是什么 ② 磁盘技术基础 ③ 存储技术基础 ④ 存储系统类型 ⑤ 存储高级技术
PART 01: 存储是什么
什么是存储
理解中的存储 真正的存储
存储产品在应用中的位置和作用
主机端 网络端
存储端
外置磁盘存储系统的硬件构成
•BBU •风扇
•硬盘
•电源 •控制器
•Cache Title
存储系统分解
1.系统插框—安放各个模块
2.硬盘模块—数据的仓库
3.电源/BBU模块—存储动力/ 断电数据保护
4.控制器模块—存储系统核心
5.扩展柜模块—扩展存储数 据空间
存储组件内部结构
处理器
存储控制器
光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 iSCSI 模块 iSCSI 模块 IO 复合
SCSI over TCP/IP
光纤线 ,RJ45+ 网 卡/TOE卡/iSCSI
HBA卡
接口图样
SAS 6/12Gb/s
SAS
SAS网线 + /SASHBA卡
市场定位
高端
网络独立、高带 备注说明 宽、低延迟、传
输距离近
中高端
中高端
中低端（10Gb/s） 中端（6/12Gb/s）
CPU CPU CPU CPU CPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ CPU CPU CPU
缓存 CPU 模块
CMI
电源 电源
BBU LCC
处理器 CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU CPU
缓存 CPU 模块
光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 iSCSI 模块 iSCSI 模块 IO 复合
存储基础知识课程
CONTENT
目录
① 存储是什么 ② 磁盘技术基础 ③ 存储技术基础 ④ 存储系统类型 ⑤ 存储高级技术
PART 01: 存储是什么
什么是存储
理解中的存储 真正的存储
存储产品在应用中的位置和作用
主机端 网络端
存储端
外置磁盘存储系统的硬件构成
•BBU •风扇
•硬盘
•电源 •控制器
•Cache Title
存储系统分解
1.系统插框—安放各个模块
2.硬盘模块—数据的仓库
3.电源/BBU模块—存储动力/ 断电数据保护
4.控制器模块—存储系统核心
5.扩展柜模块—扩展存储数 据空间
存储组件内部结构
处理器
存储控制器
光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 光纤通道模块 iSCSI 模块 iSCSI 模块 IO 复合
存储技术基础
SD接口除了保留MMC的7针外， 还在两边加多了2针，作为数据线
4bit数据并行传输接口
功能分布图
Card controller：接口协议、编码、版权保护 Memory controller：解释card controller的指令 Memory chip：实际存储区域
SD卡的特点
体积小，容量可观
The End
SD卡的新动向
2000年1月正式成立SD Association（简称SDA，官 方网址），向全世界推广SD内存标 准规格，并进行制定SD卡相关应用产品规格及检测 规范。 目前已经有1100家厂商加入SDA。 2006年5月，SDA发布了最新版的SD 2.0的系统规范， 即SDHC（High Capacity SD Memory Card, SDHC or SD 2.0），容量跃升至4-32GB。
32mm*24mm*2.1mm
快速数据传输率
移动灵活性
快速闪存技术，不需要额外电源 一体化固体介质，无移动部分，不用担心机械运动的损 坏
安全性
SD卡的防盗版功能
SD记忆卡具有CPRM（Content Protection for Recordable Media）保护机制，可使用在多媒体播 放器上，具有数字音源保护的功能，是名副其实的 Secure Digital Memory。
MMC(MultiMediaCard，多媒体存储卡)由SanDisk和 Siemens公司在1997年发起，与传统的移动存储卡相比， 其最明显的外在 特征是尺寸更加微缩——只有普通的邮 票大小(是CF卡尺寸的1/5左右)，外形尺寸只有 32mm×24mm×1.4mm，而其重量不超过2g。这使其 成为 世界上最小的半导体移动存储卡，它对于越来越追 求便携性的各类手持设备形成强有力的支持。
存储技术基础知识
存储技术基础知识2023/9/7CONTENTS目录04半导体存储03光学存储02磁性存储01存储基本概念05数据存力存储基本概念01存储的作用·存储系统是计算机最重要的组成部分之一，实现“记忆”的功能·存储系统负责对信息数据进行保存，可以支持写入和读取存储的类型（按类别）· 存储分为多种类型，内存(Memory) 和硬盘(Hard Disk)是最常见的两种· 内存有时候也叫运行内存(运存)。
它是CPU和硬盘之间的桥梁，暂时存放CPU中的运算数据存储的类型（按类别）· 关机或断电后，内存上的数据就没有了，属于易失性(VM)存储器· 硬盘比内存的容量更大，存放了大量的数据文件。
只要执行了保存(写入)操作，即便关机或断电，硬盘上的数据仍会继续存在，属于非易失性(NVM)存储器存储器的层次结构· 不同类型的存储器，根据性能和成本的权衡，应用于不同的位置。
· 性能越强的存储器，价格就越贵，会越离计算芯片 (CPU/GPU等)越近· 性能弱的存储器，可以承担一些对存储时延要求低，写入速度不敏感的需求，降低成本。
数据的类型存储技术分类(按介质)· 现代存储技术，主要分为三大类别，分别是: 磁性存储、光学存储以及半导体存储.磁性存储02磁存储时代磁带机存储器· 以磁带为存储介质，由磁带机及其控制器组成的存储设备，是计算机的一种辅助存储器· 磁带机由磁带传动机构和磁头等组成，能驱动磁带相对磁头运动，用磁头进行电磁转换，在磁带上顺序地记录或读出数据。
· 低成本的存储方式，经常用于冷数据的离线存储硬盘(HDD)的基本知识硬盘(磁性)的组成· 主流的硬盘，扇区密度是一致的，也就是说，越靠外侧，扇区数越多。
每个扇区的大小是4K字节，用一个逻辑块编号寻址 (LBA，Logical Block Addressing)· 以扇区为基础，一个或多个连续的扇区组成一个块，叫做物理块。
存储基础知识PPT课件
最新课件
36
存储系统的几种基本架构
最新课件
DAS NAS
SAN
37
DAS（Direct Attached Storage ）
最新课件
38
NAS（Network Attached Storage）
•NAS = Optimized for File I/O
最新课件
39
SAN （Storage Area Network）
40-pin 主/从盘 连接器 电源 跳线 连接器
最新课件
13
SCSI接口硬盘介绍
80-pin 公接头
最新课件
14
FC接口硬盘介绍
最新课件
15
SATA接口硬盘介绍
最新课件
16
SAS接口硬盘介绍
•1•2•3•4 •1 •2 •3 •4
最新课件
17
不同类型接口硬盘的比较
IDE
SATA
SCSI
SAS
•多个物理硬盘
•Raid运算
•控制器
•读I/O
•逻辑磁盘
•-6-
最新课件
6
磁盘阵列
• 常见的磁盘阵列组成部分： 控制器和磁盘柜分离
控制器
+
=
磁盘扩展柜(JBOD) 磁盘阵列
控制器和磁盘柜一体
+
控制器模块
磁盘柜
=
磁盘阵列
• 主要分类 • 按控制器数量： JBOD，双控制器阵列，多控制器 阵列 • 按对外接口：SCSI阵列， FC阵列，i SCSI阵列等
最新课件
FC或IP(GE)
缓存(Cache)
CPU
CPU
后端总线
阵列内置UPS
存储技术基础
SAS
光纤通道（FC）
• Fibre Channel有三种拓扑结构: – 点对点(Point-to-Point) – 两个设备之间互连 – 仲裁环(Arbitrated Loop) – 最多支持126个设备互连， 形成一个仲裁环 – 交换式Fabric(Switch Fabric) – 最多1千6百万个设备互 连
SCSI
• 采用并行传输 • 一个通道上的所有硬盘共享带宽，其支持 硬盘数量有限。 • 目前最高理论传输速率为Ultra320 SCSI： 320MB/S，实测为：50-60MB/S
SATA
• 采用串行连接 • 独享带宽 • 目前最高理论传输速率为SATA-II： 300MB/S，
SAS
采用串行连接的SCSI 独享带宽 目前最高理论传输速率为：300MB/S 支持端口捆绑，可支持4个SAS端口捆绑， 带宽可达1.2GB/S • 单域模式下理论上可支持16128个SAS终端 • 兼容SATA硬盘 • • • •
Disk4
Disk5
Disk6
Disk7
Disk8
Disk9
Disk10 Disk11 Disk12
RAID6：高级RAID保护技术
两种算法 两次校验
Stripe 0 1 2 3 4 5 6 0 D(0,0) D(1,0) D(2,0) D(3,0) D(4,0) P (5 ) Q (6) 1 D(0,1) D(1,1) D(2,1) D(3,1) P (4 ) Q (5) D (6,4)
存储技术基础
存储技术基础提纲
一、存储架构 二、磁盘类型 三、raid技术 四、备份
一、存储架构
• DAS( Direct Attached Storage) ( –直接挂接存储 直接挂接存储 • NAS( Network Attached NAS( Storage ) –网络挂接存储 网络挂接存储 • SAN( Storage Area Network ) ( –存储区域网络 存储区域网络
存储技术基础章 (2)
第二章 半导体存储器
存储器按数据获取方式不同可以分为随机获取存储器 (Random Access Memory, RAM)和顺序获取存储器(Sequence Access Memory，SAM)。目前大多数存储器均属于随机获取存 储器，即数据存储的位置与相应的读/写方式无关。这里需要 说明的是，大多数ROM和NVRWM同样可以进行数据的随机存取操 作，而一般采用RAM表示RWM型存储器。相应的顺序获取存储器 则对数据的读/写方式与存取位置进行约束，用以获得速度、 面积或者特殊功能方面的性能。这类存储器主要有：先入先出 存储器(First-In First-Out，FIFO)、后入先出存储器(LastIn First-Out，LIFO)、移位寄存器(Shift Register)和内容 寻址存储器(Contents-Addressable Memory，CAM)。
第二章 半导体存储器 图2.4 分层结构存储组织
第二章 半导体存储器
2.1.3 静态随机读/写存储 通用的静态随机读/写存储器(SRAM)内部结构如图2.5所示，
每一位存储需要6个晶体管构成。对存储单元的操作通过字线 控制称为导通管的M5和M6进行选择。两个位线用于传输存储的 位信息，且互相极性相反。
第二章 半导体存储器
表2.1给出了半导体存储器的分类。在接下来的部分，我们将 选择典型的存储器说明其内部基本单元和相应外部电路的构造。
最后一种对半导体存储器分类的方式是根据数据输入和输 出端口的数目进行的，如将常用的存储器输入和输出共享单一 的端口称做单端口存储器。而为了提高存储器读/写的吞吐率， 有时会使用具有多个端口的存储器，如FIFO存储器内部就是双 端口存储器，而精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer，RISC)处理器中的寄存器文件则提供了读/写模式以及存储机制角度看， 存储器可以分为不同的类型。其中最典型的分类是：读/写存 储器(Read-Write Memory，RWM)和只读存储器(Read-Only Memory，ROM)。
存储技术入门介绍ppt课件
12
12
2.1Raid相关技术
Raid产生的原因
• CPU运算速度飞速 提高，数据读写速 度不应该成为计算 机系统处理的瓶颈
容量
性能
可靠性
• 计算机发展初期， 大容量硬盘价格非 常高，而需要存储 的数据量越来越大
13
• 信息时代，数据对 企业和个人的重要 性越来越大，数据 存储安全更需要保 障
RAID
•JBOD：AS300J、AS500J、FF4G16
•单控制器阵列：如AS300N-M1、AS500N2-M2、AS500N6
•双控制器阵列：如AS500G、AS500E、AS500H、 AS600G3、AS1000G3、AS1000G6、AS2000
按主机接口的类型分
•FC阵列：AS500E、AS500G、AS600G3、 AS1000G3、AS1000G6、AS2000
4、存储系统的产品组成 5、存储应用
5.1 存储前端应用技术介绍 5.2 存储发展趋势及相关热点 5.3 存储应用方案简析
11
11
2.1Raid相关技术
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 提高了硬盘的读写性能和数据安全性
存储连接设备
✓光纤HBA卡 ✓SAS RAID卡 ✓SCSI卡 ✓光纤交换机 ✓光纤连接线缆
6
存储软件
存储内置软件
✓存储管理软件 ✓数据镜像软件 ✓数据复制软件 ✓路径冗余软件 ✓数据快照软件
其他存储软件
✓双机高可用 ✓存储虚拟化 ✓数据备份容灾 ✓数据归档 ✓数据迁移
存储技术基础
7~11 microns ( 9 microns) Long distance: 2m~10km Switch to switch
铜缆线(Copper)
0~24m
Single Mode Fiber
Switches
Storage
Multimode Fiber Host
连接器：Connectors 连接器：
Server
Switches
Arrays
HBA
存储资源
Storage Array
Provides storage consolidation and centralization
Features of an array
High Availability/Redundancy Performance Business Continuity Multiple host connect
Storage Communication devices Computer Systems
Server Array
Switches
安全（Secure） 健壮（Robust）
Servers Storage
来自SNIA的定义
存储网络工业协会(Storage Networking Industry Association, SNIA)的定义：“存储区域网络（SAN） 是一个高性能的专用网络 一个高性能的专用网络，它的基本目的是使存储设 一个高性能的专用网络 备同计算机系统或存储设备与存储设备之间通信” SAN的特殊之处：能够进行全局范围 全局范围的存储连接 全局范围 SAN的关键之处：它把很多计算机和存储设备连接起 来，使这些计算机能够相互协商对设备的所有权 在更优秀的SAN中，计算机间能够通过SAN进行数据 共享
铜缆线(Copper)
0~24m
Single Mode Fiber
Switches
Storage
Multimode Fiber Host
连接器：Connectors 连接器：
Server
Switches
Arrays
HBA
存储资源
Storage Array
Provides storage consolidation and centralization
Features of an array
High Availability/Redundancy Performance Business Continuity Multiple host connect
Storage Communication devices Computer Systems
Server Array
Switches
安全（Secure） 健壮（Robust）
Servers Storage
来自SNIA的定义
存储网络工业协会(Storage Networking Industry Association, SNIA)的定义：“存储区域网络（SAN） 是一个高性能的专用网络 一个高性能的专用网络，它的基本目的是使存储设 一个高性能的专用网络 备同计算机系统或存储设备与存储设备之间通信” SAN的特殊之处：能够进行全局范围 全局范围的存储连接 全局范围 SAN的关键之处：它把很多计算机和存储设备连接起 来，使这些计算机能够相互协商对设备的所有权 在更优秀的SAN中，计算机间能够通过SAN进行数据 共享
存储技术基础
读性能
高
随机写性能 高
RAID 1
镜像 有 复制 有 低 低
RAID 3
专用奇偶位条 带 有 同位
有
高
最低
RAID 5 RAID 1+0
分布奇偶位条 带
有
同位
镜像数组条带
有 复制
有
有
高
一般
低
一般
连续写性能 高
低
低
低
一般
最小硬盘数 2块 可用容量 N * 单块
2块
(N /2) * 单块 硬盘容量
3块
3块
提升磁盘I/O速率
RAID
数据容错
17
RAID的数据组织方式
分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，这些
块称为分块。它是组成条带的元素。
条带：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”
（或者说是相同编号）的分块。
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上的数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上的数 据分块
驱动器3 D5 D3 P0
28
RAID 5小结
优点 缺点
高读取速率，中等写速率 提供一定程度的数据安全
RAID组里单块硬盘的故障，会导致其他硬盘读写
性能大幅度下降
最小硬盘数 3块硬盘
29
RAID 6的工作原理
RAID6需要计算出两个校验数据P和Q，当有两个数据丢失时，根据P和Q 恢复出丢失的数据。校验数据P和Q是由以下公式计算得来的：
－P=D0⊕ D1 ⊕ D2 …… －Q=(α ⊗D0)⊕(β⊗D1)⊕(γ ⊗D2)……
驱动器
P1 1 D3 D6 D9 Q5
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机械设备故障率高
磁带库是一个机械密集型设备，磁带库的核 心部件机械手、磁带驱动器为机械易损件， 本身故障率高，灰尘、潮湿等使故障不可预 期，导致设备可用性差
"What are the most common causes of a backup failure?" -Percent of All Users (multiple responses accepted), N = 222
全备份
星期天 周一 周二 周三 周四 周五 周六
全备份
星期天 周一 周二 周三 周四 周五 周六
备份模式－LAN备份
LAN
BUSY！！！！！ 应用服务器
备份服务器
应用服务器
磁带库
存储系统
备份模式服务器 备份服务器
Storage Nerwork
快速备份/恢复 快照可迅速生成，并可用作传统备份和归档的数据源，缩小甚至消除了数据备份窗口 快照/克隆存储在磁盘上，可以快速直接存取，大大提高数据恢复的速度
保存多个恢复点目标 基于磁盘的快照使存储设备有灵活和频繁的恢复点，可以快速通过不同时间点的快照 恢复数据 重新定义数据用途 快照提供一份接近实况数据的拷贝，可供测试、归档、查询使用，既保护生产系统 又赋予备份数据新的用途。
物理 分配
3 GB
公用存储池
业务连续性——容灾(Disaster Recovery)
同步方式：可以做到主/备中心磁盘阵列同步地进行数据更新，不会造成数据丢失。 同步方式对系统要求高，通常在近距离范围内（实际用户部署多在35KM左右） 异步方式：主/备中心磁盘阵列数据更新不同步，但对系统要求低，且对性能的影 响通常较小，并且备份磁盘的距离和生产磁盘间的距离理论上没有限制（可以通过 IP连接来实现数据的异步复制）
RPO（Recovery Point Time，恢复点目标）是指业务系统所允许的在灾难过 程中的最大数据丢失量 ，用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力
什么是灾备？
灾备就是为了灾难恢复而对数据、数据处理系统、网络系统、基础设施、专业技 术支持能力和运行管理能力进行备份的过程。 灾备的级别 数据灾备：建立一个异地的数据系统对本地系统关键应用数据进行复制。当出现 灾难导致应用系统数据损坏时，能够通过异地保存的数据进行灾难恢复(Disaster Recovery） 应用灾备：异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的应用系统（可以同本地 应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作）。在灾难出现后，远程应用 系统可承担本地应用系统的业务运行。应用容灾的基础是数据容灾，只有保持本 地与异地数据的一致，才有可能进行应用容灾 业务灾备：还包括非IT系统的办公地点、环境、电话等
生产卷
指令流 数据流
备份模式－Server Free备份
LAN
应用服务器 应用服务器
备份服务器
介质服务器
Storage Nerwork
指令流
生产卷
快照卷
数据流
备份模式－Server Less备份
LAN
应用服务器 应用服务器 备份服务器
Storage Nerwork
生产卷
指令流 数据流
磁带备份的问题
HDS：TrueCopy/Sync EMC：MirrorView/S MirrorView/A
1
存储发展历史 企业级存储分类
2 3
4 5 6
存储技术及常用术语介绍
存储高级功能介绍
备份基础知识 容灾基础知识
数据保护技术－备份
传统的备份是指利用备份软件把数 据从磁盘备份到磁带进行离线保存 1. 备份方式支持每次针对增量数据 进行保护、可以制定策略自动完成， 并且可以对正在使用的数据（如注 册表）进行保护 2.备份数据是磁带格式，不能被应 用系统直接访问 3.备份过程中，应用系统的性能、 带宽等都会受影响
物理磁盘一般不建议移动 高，一般IT人员就可维护 磁盘阵列控制器、电源、磁盘、 风扇均采用冗余配置
环境影响
部件故障率 存储设备类型
受湿度、粉尘影响大
磁带机、机械手均为非封闭电控转动、 移动机械部件，故障率高 离线存储设备
受湿度、粉尘影响小
磁盘为封闭精密部件，故障率低； 磁盘阵列并有RAID保护 近线存储设备
小结：数据保护技术——备份
效果评估
1.支持增量的数据保护，但增量颗粒度大 2. 定期需要全备份，不适合远距离传输 3. 数据的提取严重占用应用服务器资源 4. 对系统平台兼容性要求很高，服务器增加，软件成本线性增长 1. RTO，数小时至一天，前提是所有备份介质完好 2. RPO，损失自上一次备份后的数据，一般为一天 软硬件投入成本相对较高。LAN Free模式、数据丢失带来的损失、备 份软件和磁带库的运维，磁带库较高的环境要求等
备份窗口与BC的关系 业务连续性越高(比如7x24小时的应用)， 备份窗口与业务连续性的矛盾就越突出
备份技术基本概念——备份策略
全备份： 是对数据的完全备份 增量备份： 是对上次全备份或者增量备份后被修改了的文件 做备份 优点是备份数据量小，需要的时间短 缺点是恢复的时候需要多份备份数据，出问题的 风险较大 差量备份： 是备份自上次全备份后被修改过的文件 优点是恢复速度相对较快，因为只需要两份磁 带—最后一次完全备份和最后一次差量备份 缺点是每次备份需要的时间较长
抓带、加载、机械定位文件等机械动作延长 等待时间，如果需要多盘磁带恢复数据，业 务连续性会受到更大影响
备份介质的安全性
磁带为非封闭介质，且磁带库中的磁带之间 没有容错保护。备份业务涉及到的磁带组中 任一盘磨损、卡带、霉点、粘连等，均会导 致整个备份无法恢复
备份技术新的发展趋势
有什么办法?
单块磁盘容量的增长，价格的下降
受湿度、粉尘影响小
磁盘为封闭精密部件，故障率 低；磁盘阵列并有RAID保护 近线存储设备
VTL和D2D2T备份的问题—RTO、RPO目标难以保证
虚拟磁带库和D2D2T方式解决了传统磁带备份的难题即： •提高备份数据的可靠性 •提高备份速度，减小备份窗口 •VTL可用于优化备份环境，配合磁带库完成历史归档 但是备份窗口的存在，使得应用系统仍然面临丢失一部分数据的风险，而且备 份数据流对带宽的要求非常高，很难进行数据在远程或者异地的保护。更重要 的是改变原来数据的格式，备份数据无法直接使用，必须通过备份软件恢复后 才能使用，影响业务连续性
全拷贝快照——克隆 分离镜像 （Splitting a mirror） 差分快照 写即拷贝 （CoW: Copy On Write) 写即重定向 (RoW: Redirect On Write) 随机写 (WA : Write Anywhere)
提高性能——数据自动分层（Tiering ）
主流备份软件厂商
Symantec（Veritas）主要的是高端的NetBackup和低端的 Backup Exec。备份软件市场占据了40%左右的份额
Commvault公司的SIMPANA™ EMC(Legato)公司的备份软件产品以NetWorker系列为主 CA公司的ARC Server定位在低端市场，BrightStor定位中 高端市场 BakBone的NetVault软件
1
存储发展历史 企业级存储分类
2 3
4 5 6
存储技术及常用术语介绍
存储高级功能介绍
备份基础知识 容灾基础知识
快照和克隆
Snapshot/Clone (/dictionary) A fully usable copy of a defined collection of data that contains an image of the data as it appeared at the point in time at which the copy was initiated. A snapshot may be either a duplicate or a replicate of the data it represents.
快照/克隆是特定数据集的一个可用拷贝，该数据集包含源数据在拷贝点的静态映
象；快照可以是数据再现的一个副本或者复制。 快照和克隆的区别: • 快照比较节省空间，但依赖源数据；快照预留空间通常只占源数据的20%左右
• 克隆是源数据在某个时间点的一份完整拷贝，所需空间和源数据一样大小，克
隆不依赖源数据
快照和克隆的价值及分类
将设备虚拟化到存储池 仅分配需要使用的物理空间以杜绝浪费
逻辑应用程序用户视图
将“臃肿的”卷变为“精简的”卷
优化存储性能
用户 A 10 GB
用户 B 10 GB
用户 C 10 GB
4 GB 3 GB
易于创建 易于分配 易于管理
HDS Hitachi Dynamic Provisioning EMC Thin Provisioning
应用服务器 LAN 应用服务器 备份服务器
Master Server SAN
磁带库
存储系统
备份系统的组成
备份软件
具体备份策略的制定、备份介质的管理及一些扩展功能的实 现，都由其最终完成。如Netbackup、NetWorker、 Brightstor等
磁带库
磁带库由库体、机械手、磁带机、磁带槽位和磁带等组成， 是一个完全自行控制并按照备份软件的策略自动进行工作 的体系
IBM Tivoli Storage Manager产品是高端备份产品，但更 多的适用于IBM主机为主的系统平台
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BakBone
备份技术基本概念——备份窗口
备份窗口：Backup Window 是一个时间概念，即一个工作周期内留给备 份系统进行备份的时间长度。BC要求越高， 备份窗口就会越小
基于不断变化的需求自动移动和放置数据 数据写入性能最高的第 1 层 将活动频度较低的数据迁移到下面的分层 如果活动频度提高，再迁回到上面的分层 20% 的数据占数据活动量的 80%
磁带库是一个机械密集型设备，磁带库的核 心部件机械手、磁带驱动器为机械易损件， 本身故障率高，灰尘、潮湿等使故障不可预 期，导致设备可用性差
"What are the most common causes of a backup failure?" -Percent of All Users (multiple responses accepted), N = 222
全备份
星期天 周一 周二 周三 周四 周五 周六
全备份
星期天 周一 周二 周三 周四 周五 周六
备份模式－LAN备份
LAN
BUSY！！！！！ 应用服务器
备份服务器
应用服务器
磁带库
存储系统
备份模式服务器 备份服务器
Storage Nerwork
快速备份/恢复 快照可迅速生成，并可用作传统备份和归档的数据源，缩小甚至消除了数据备份窗口 快照/克隆存储在磁盘上，可以快速直接存取，大大提高数据恢复的速度
保存多个恢复点目标 基于磁盘的快照使存储设备有灵活和频繁的恢复点，可以快速通过不同时间点的快照 恢复数据 重新定义数据用途 快照提供一份接近实况数据的拷贝，可供测试、归档、查询使用，既保护生产系统 又赋予备份数据新的用途。
物理 分配
3 GB
公用存储池
业务连续性——容灾(Disaster Recovery)
同步方式：可以做到主/备中心磁盘阵列同步地进行数据更新，不会造成数据丢失。 同步方式对系统要求高，通常在近距离范围内（实际用户部署多在35KM左右） 异步方式：主/备中心磁盘阵列数据更新不同步，但对系统要求低，且对性能的影 响通常较小，并且备份磁盘的距离和生产磁盘间的距离理论上没有限制（可以通过 IP连接来实现数据的异步复制）
RPO（Recovery Point Time，恢复点目标）是指业务系统所允许的在灾难过 程中的最大数据丢失量 ，用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力
什么是灾备？
灾备就是为了灾难恢复而对数据、数据处理系统、网络系统、基础设施、专业技 术支持能力和运行管理能力进行备份的过程。 灾备的级别 数据灾备：建立一个异地的数据系统对本地系统关键应用数据进行复制。当出现 灾难导致应用系统数据损坏时，能够通过异地保存的数据进行灾难恢复(Disaster Recovery） 应用灾备：异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的应用系统（可以同本地 应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作）。在灾难出现后，远程应用 系统可承担本地应用系统的业务运行。应用容灾的基础是数据容灾，只有保持本 地与异地数据的一致，才有可能进行应用容灾 业务灾备：还包括非IT系统的办公地点、环境、电话等
生产卷
指令流 数据流
备份模式－Server Free备份
LAN
应用服务器 应用服务器
备份服务器
介质服务器
Storage Nerwork
指令流
生产卷
快照卷
数据流
备份模式－Server Less备份
LAN
应用服务器 应用服务器 备份服务器
Storage Nerwork
生产卷
指令流 数据流
磁带备份的问题
HDS：TrueCopy/Sync EMC：MirrorView/S MirrorView/A
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存储发展历史 企业级存储分类
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存储技术及常用术语介绍
存储高级功能介绍
备份基础知识 容灾基础知识
数据保护技术－备份
传统的备份是指利用备份软件把数 据从磁盘备份到磁带进行离线保存 1. 备份方式支持每次针对增量数据 进行保护、可以制定策略自动完成， 并且可以对正在使用的数据（如注 册表）进行保护 2.备份数据是磁带格式，不能被应 用系统直接访问 3.备份过程中，应用系统的性能、 带宽等都会受影响
物理磁盘一般不建议移动 高，一般IT人员就可维护 磁盘阵列控制器、电源、磁盘、 风扇均采用冗余配置
环境影响
部件故障率 存储设备类型
受湿度、粉尘影响大
磁带机、机械手均为非封闭电控转动、 移动机械部件，故障率高 离线存储设备
受湿度、粉尘影响小
磁盘为封闭精密部件，故障率低； 磁盘阵列并有RAID保护 近线存储设备
小结：数据保护技术——备份
效果评估
1.支持增量的数据保护，但增量颗粒度大 2. 定期需要全备份，不适合远距离传输 3. 数据的提取严重占用应用服务器资源 4. 对系统平台兼容性要求很高，服务器增加，软件成本线性增长 1. RTO，数小时至一天，前提是所有备份介质完好 2. RPO，损失自上一次备份后的数据，一般为一天 软硬件投入成本相对较高。LAN Free模式、数据丢失带来的损失、备 份软件和磁带库的运维，磁带库较高的环境要求等
备份窗口与BC的关系 业务连续性越高(比如7x24小时的应用)， 备份窗口与业务连续性的矛盾就越突出
备份技术基本概念——备份策略
全备份： 是对数据的完全备份 增量备份： 是对上次全备份或者增量备份后被修改了的文件 做备份 优点是备份数据量小，需要的时间短 缺点是恢复的时候需要多份备份数据，出问题的 风险较大 差量备份： 是备份自上次全备份后被修改过的文件 优点是恢复速度相对较快，因为只需要两份磁 带—最后一次完全备份和最后一次差量备份 缺点是每次备份需要的时间较长
抓带、加载、机械定位文件等机械动作延长 等待时间，如果需要多盘磁带恢复数据，业 务连续性会受到更大影响
备份介质的安全性
磁带为非封闭介质，且磁带库中的磁带之间 没有容错保护。备份业务涉及到的磁带组中 任一盘磨损、卡带、霉点、粘连等，均会导 致整个备份无法恢复
备份技术新的发展趋势
有什么办法?
单块磁盘容量的增长，价格的下降
受湿度、粉尘影响小
磁盘为封闭精密部件，故障率 低；磁盘阵列并有RAID保护 近线存储设备
VTL和D2D2T备份的问题—RTO、RPO目标难以保证
虚拟磁带库和D2D2T方式解决了传统磁带备份的难题即： •提高备份数据的可靠性 •提高备份速度，减小备份窗口 •VTL可用于优化备份环境，配合磁带库完成历史归档 但是备份窗口的存在，使得应用系统仍然面临丢失一部分数据的风险，而且备 份数据流对带宽的要求非常高，很难进行数据在远程或者异地的保护。更重要 的是改变原来数据的格式，备份数据无法直接使用，必须通过备份软件恢复后 才能使用，影响业务连续性
全拷贝快照——克隆 分离镜像 （Splitting a mirror） 差分快照 写即拷贝 （CoW: Copy On Write) 写即重定向 (RoW: Redirect On Write) 随机写 (WA : Write Anywhere)
提高性能——数据自动分层（Tiering ）
主流备份软件厂商
Symantec（Veritas）主要的是高端的NetBackup和低端的 Backup Exec。备份软件市场占据了40%左右的份额
Commvault公司的SIMPANA™ EMC(Legato)公司的备份软件产品以NetWorker系列为主 CA公司的ARC Server定位在低端市场，BrightStor定位中 高端市场 BakBone的NetVault软件
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存储发展历史 企业级存储分类
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存储技术及常用术语介绍
存储高级功能介绍
备份基础知识 容灾基础知识
快照和克隆
Snapshot/Clone (/dictionary) A fully usable copy of a defined collection of data that contains an image of the data as it appeared at the point in time at which the copy was initiated. A snapshot may be either a duplicate or a replicate of the data it represents.
快照/克隆是特定数据集的一个可用拷贝，该数据集包含源数据在拷贝点的静态映
象；快照可以是数据再现的一个副本或者复制。 快照和克隆的区别: • 快照比较节省空间，但依赖源数据；快照预留空间通常只占源数据的20%左右
• 克隆是源数据在某个时间点的一份完整拷贝，所需空间和源数据一样大小，克
隆不依赖源数据
快照和克隆的价值及分类
将设备虚拟化到存储池 仅分配需要使用的物理空间以杜绝浪费
逻辑应用程序用户视图
将“臃肿的”卷变为“精简的”卷
优化存储性能
用户 A 10 GB
用户 B 10 GB
用户 C 10 GB
4 GB 3 GB
易于创建 易于分配 易于管理
HDS Hitachi Dynamic Provisioning EMC Thin Provisioning
应用服务器 LAN 应用服务器 备份服务器
Master Server SAN
磁带库
存储系统
备份系统的组成
备份软件
具体备份策略的制定、备份介质的管理及一些扩展功能的实 现，都由其最终完成。如Netbackup、NetWorker、 Brightstor等
磁带库
磁带库由库体、机械手、磁带机、磁带槽位和磁带等组成， 是一个完全自行控制并按照备份软件的策略自动进行工作 的体系
IBM Tivoli Storage Manager产品是高端备份产品，但更 多的适用于IBM主机为主的系统平台
……
BakBone
备份技术基本概念——备份窗口
备份窗口：Backup Window 是一个时间概念，即一个工作周期内留给备 份系统进行备份的时间长度。BC要求越高， 备份窗口就会越小
基于不断变化的需求自动移动和放置数据 数据写入性能最高的第 1 层 将活动频度较低的数据迁移到下面的分层 如果活动频度提高，再迁回到上面的分层 20% 的数据占数据活动量的 80%