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1、IT行业存储基础知识行业存储基础知识培训培训RAIDRAID技术技术 RAIDRAID基本概念基本概念定义定义 RAID RAID（Redundant Array of Independent DisksRedundant Array of Independent Disks）即）即独立磁盘冗独立磁盘冗余阵列余阵列，RAIDRAID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同的组合方式可以
2、分为不同的RAIDRAID级别级别RAID 0RAID 0数据条带化，无校验RAID 1RAID 1数据镜像，无校验RAID 2RAID 2海明码错误校验及校正（不常用）RAID 3RAID 3数据条带化读写，校验信息存放于专用盘（不常用）RAID 4RAID 4单次写数据采用单个硬盘，专用盘存放校验数据（不常用）RAID 5RAID 5数据条带化，校验信息分布式存放RAID 6RAID 6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余可靠性未使用未使用 RAID一旦硬盘损坏，资料将丢失!作业将停顿!资料仍然存在!使用使用 RAIDRAIDRAID出现原因出现原因 一一 提高容量未使用未使用 RAID使
3、用使用 RAID硬盘容量单块硬盘容量硬盘容量=单块硬盘容量xNRAIDRAID出现原因出现原因 二二 一旦硬盘损坏，资料将丢失一旦硬盘损坏，资料将丢失!作业将停顿作业将停顿!提升速度未使用未使用 RAID使用使用 RAIDI/O 1I/O 2I/O 1I/O 2(Disk 1)(Disk 2)节省时间速度 Nx单块硬盘的速度Total request execution timeSoftwaresetupAccessTimeDataTransferSoftwareCompletionRAIDRAID出现原因出现原因 三三 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RAI
4、DRAID基本概念基本概念 条带条带 分条条带硬盘0硬盘2硬盘1硬盘3l大数据块写入RAID时会被分成多个数据块并行写入多块硬盘，这些大小一致的数据块就称为条带。同时数据读取时会并行从多块硬盘读取条带数据，最后完整输出。l条带无疑会大幅度提升整体读写效率。条带无疑会大幅度提升整体读写效率。RAIDRAID基本概念基本概念 重建（重建（RebuildRebuild）数据盘A1A0PA0A1PXOR故障数据盘校验盘A2A2XOR数据盘更换l某块硬盘出现故障后，一旦将其更换为正常硬盘，RAID便会通过其他硬盘数据计算出坏盘上原有的数据，再将数据重建回新添硬盘上。RAIDRAID热备盘热备盘-HotS
5、pare-HotSpare热备份是在建立RAID磁盘阵列系统的时候，将其中一磁盘指定为热备磁盘，此热备磁盘在平常并不操作，当阵列中某一磁盘发生故障时，热备磁盘便取代故障磁盘，并自动将故障磁盘的数据重构在热备磁盘上。热备盘分为：全局热备盘和局部热备盘全局热备盘全局热备盘：针对整个磁盘阵列，对阵列中所有RAID组起作用。局部热备盘局部热备盘：只针对某一RAID组起作用。因为反应快速，加上快取内存减少了磁盘的存取，所以数据重构很快即可完成，对系统的性能影响不大。对于要求不停机的大型数据处理中心或控制中心而言，热备份更是一项重要的功能，因为可避免晚间或无人守护时发生磁盘故障所引起的种种不便。热备与重构
6、热备与重构在线操作特性系统中需设置一个热添加的备份盘或用一个新的替代磁盘替代故障磁盘当满足以下条件时开始数据自动重构有一个热备份盘存在独立于故障磁盘的所有磁盘都配置为冗余阵列(RAID1,3,5,0+1)所有的操作都是在不中断系统操作的情况下进行的RAID5 set of drives:4active,1hot-spareCOPY BACK完成完成某个磁盘损坏，重构过程开始某个磁盘损坏，重构过程开始重构过程结束，重构过程结束，RAID5可靠性恢复冗余可靠性恢复冗余插入新磁盘，插入新磁盘，COPYBACK开始开始RAIDRAID基本概念基本概念物理卷和逻辑卷物理卷和逻辑卷 RAID10RAID5
7、RAIDRAID由几块硬盘（物理卷）组成由几块硬盘（物理卷）组成RAIDRAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过LUNLUN（Logic Unit NumberLogic Unit Number）来标识。）来标识。一个逻辑卷对于主机来说一个逻辑卷对于主机来说就是一块硬盘（物理卷）就是一块硬盘（物理卷）物理卷物理卷逻辑卷逻辑卷多个物理卷上创建1个逻辑卷多个物理卷上创建2个逻辑卷LUN1LUN2LUN3RAID 0 RAID 0 条带存储条带存储(Striping)(Striping)原理原理：又称数据分条，即把数据分成若干相
8、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。q优点磁盘空间利用率最高在所有的级别中，RAID0的速度是最快的q缺点无冗余功能，如果一个磁盘损坏，则所有的数据都无法使用不适合关键业务q应用媒体编辑图像编辑需要高带宽的应用RAID 1 镜像镜像/双工双工优点数据安全性相对其它RAID级，是最好的缺点磁盘利用率只有50%，是所有RAID上磁盘利用率最低的一个级别原理原理：即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜
9、像盘中读出数据。当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据q应用财务金融需要高数据可用性的应用RAID 3(条带分布条带分布+专用盘校验专用盘校验)q原理原理：使用至少三块硬盘配置，在其中的一块硬盘上存贮专用的校验数据，当某块硬盘出现故障时，其它硬盘可以通过校验数据将有故障的硬盘的数据重新恢复出来。q特点特点：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的各个硬盘上）优点优点高可用性磁盘利用率较高(N-1)并行I/O传输，顺序读性能较高缺点缺点校验盘成为性能瓶颈每次读写牵动整个组，每次只能完成一次I/O q应用应用流媒体服务器图像编辑视频编辑RAID 5(条带技术条带技术+分布式
10、校验分布式校验)q原理：原理：RAID5将所有校验的数据分别存贮在所有的硬盘上,每一个硬盘的不同地方既存贮数据，也存贮校验数据。当某块硬盘出现故障时，其它硬盘可以通过校验数据将故障的硬盘的数据重新恢复出来。优点优点高可用性磁盘利用率较高(N-1),没有固定的校验盘，奇偶校验信息均匀分布在阵列所属的所有磁盘中随机读写性能高允许在同一组内并发进行多个写操作缺点缺点异或较验影响存储性能q 应用应用文件及应用服务器数据库服务器Web,E-mail局域网服务器RAID6（Double parity drive）高级数据保护）高级数据保护特点特点特点特点：较高的数据冗余性能；超强的数据保护能力，可以应付多
11、颗盘同时出错；优点：优点：优点：优点：允许在同一组内并发进行多个写操作缺点：缺点：缺点：缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。写入速率。RAID6 P+QRAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值，当有两个数据同时丢失时，仍可以计算出原数据磁盘1磁盘2磁盘3磁盘4磁盘5条带1数据1a数据1b数据1cP1Q1条带2数据2d数据2eP2Q2数据2f条带3数据3gP3Q3数据3h数据3i条带4P4Q4数据4j数据4k数据4l条带5Q5数据5m数据5n数据5oP5RAID 级别比较级别比较项目项目RAID0RAID0RAID1RAID1RAID10RAID10RAID5RAID5、R
12、AID3RAID3最小配置1243性能HighestLowestRAID5RAID10RAID0RAID1RAID5/N描述不带奇偶效验的条带集磁盘镜像RAID0与RAID1的结合带奇偶效验的条带集其中RAID3与RAID5的区别为：RAID3更适合于顺序存取，RAID5更适合于随机存取。需要根据具体的应用情况决定使用那种RAID级别。RAID性能比较性能比较RAID级*RAID-0RAID-1RAID-5RAID-10RAID-50RAID-6别名条带镜象分布奇偶位条带镜象阵列条带 分布奇偶阵列条带分布奇偶条带容错性没有有有有有有冗余类型没有复制奇偶位复制奇偶位两种奇偶位热备盘选项没有有有有
13、有有需要的磁盘数一个或多个只需2个三个或更多只需4个不小于6的偶数（6，8，10，12，14，16）（因为RAID5最少3个，再做镜像，就是6个）四个或更多可用容量NN/2 N-1 N/2N-2N2RAIDRAID组组建方式建方式 一：一：Software RAIDSoftware RAIDOSOS無無 RAID 專用專用 CPU作業系統無法安裝在作業系統無法安裝在 RAID Logical Disk速度較小、硬碟擴充性較小速度較小、硬碟擴充性較小安裝主機內部，需安裝主機內部，需 RAID 程式，維護複雜程式，維護複雜NT,Unix,Linux,SCSI BusRAID RAID SCSI C
14、ardSCSI CardRAID组建组建方式方式 二：二：RAID Card提供提供 RAID 專用專用 CPU作業系統可安裝在作業系統可安裝在 RAID Logical Disk速度快、硬碟擴充性大速度快、硬碟擴充性大安裝主機內部，需驅動程式，維護複雜安裝主機內部，需驅動程式，維護複雜,SCSI BusNT,Unix,Linux RAID RAID RAID CardRAID CardRAID组建组建方式方式 三：三：RAID ControllerRAID RAID 提供提供 RAID 專用專用 CPU作業系統可安裝在作業系統可安裝在 RAID Logical Disk速度快、硬碟擴充性大速
15、度快、硬碟擴充性大與主機分離，不需驅動程式，維護容易與主機分離，不需驅動程式，維護容易可接多主機可接多主機(Cluster)與雙控制器與雙控制器(Controller Fail Over)NT,Unix,LinuxHost ChannelDisk ChannelHOST and O.S.Independent,Fibre,SCI CardFibre,SCI CardRAID 优点优点硬盘容错(fault tolerance)提高 I/O处理速度(high performance)提升传输速率(fast data transfer)提高资料使用率(high availability)维护方便(e
16、asy maintenance)DAS NAS SAN存储体系架构介绍存储体系架构介绍uu Direct Attached Storage(DAS)Direct Attached Storage(DAS)直接外挂存储直接外挂存储 服务器直接后挂存储设备，最经济的一种结构。uu Network Attached Storage(NAS)Network Attached Storage(NAS)网络连接存储网络连接存储 网络上直接挂接的存储设备，相当于一个网络文件共享服务器。uu Storage Area Network(SAN)Storage Area Network(SAN)存储区域网络存储区
17、域网络应用光纤技术的SAN网络，传输介质为光纤，性能最高，目前使用较广 uuISCSI(IP-SAN)ISCSI(IP-SAN)iSCSI-利用TCP/IP协议连接存储设备,可以理解为SCSI over IP,是将SCSI命令封装到TCP/IP数据包中,通过IP网络传输SCSI数据。DAS-直连存储直连存储Client2ServerAApplicationAServerBApplicationBServerCApplicationCDisksforServerADisksforServerBDisksforServerCClient3Client1LocalAreaNetworkSAN-存储局
18、域网络存储局域网络Client2Client3Client1ServerAApplicationAServerBApplicationBServerCApplicationCDisksforServerADisksforServerBDisksforServerCSANLocalAreaNetworkDiskArrayNAS-网络附加存储网络附加存储DisksforFileSystemADisksforFileSystemBNASDeviceAFileSystemANASDeviceBFileSystemBInternal/Externalconnectivitytodisksorarrays
19、ServerAFileSystemAServerBFileSystemBClient1Client2Client3LocalAreaNetworkSAN、iSCSI、NAS的特点的特点NAS为解决数据共享问题和优化文件（File）存储而产生的存储技术文件管理系统在存储设备端，是文件服务+IP的一种技术多应用于非结构化数据（文件）SAN为解决DAS的问题而产生的存储技术是DAS+网络的一种技术多应用于OLTP系统（如：ERP）iSCSIiSCSI也叫IP SAN多应用于PC服务器平台、Windows（SQL Server、Exchange）、Linux、小型数据库应用系统应用系统NASSAN/i
20、SCSI操作系统操作系统文件管理系统文件管理系统RAID控制控制磁盘读写磁盘读写应用系统应用系统IO调用模式调用模式存储架构适用分类存储架构适用分类SAN:提供可用性、可管理性和扩展性目标应用目标应用:数据库/ERP/OLTP灾难恢复数据仓储NAS:易于安装和管理，低价位,目标应用目标应用:文件服务器集中/更换PDM/CAD文件共享DAS:只适用于小型商务只适用于小型商务IP-SAN与与FC-SAN比较比较IP-SAN适用环境：异地间的数据交换及容灾，备份，非关键应用的集中存储。FC-SAN适用环境：关键应用的集中存储、备份及容灾。优点缺点IP-SAN部署成本低共享网络（IP网络复用，提高网络
21、利用率）维护简便适合远距离传输传输效率低（正常IP网络利用率不足50%）传输安全性低传输延时无保障一般占用大量主机资源FC-SAN传输效率高传输安全性高传输延时极小占用主机资源少技术成熟应用范围最广的专业存储架构部署成本较高需要专属网络DAS优点:成本低，对于小型用户来说，易于维护缺点:性能不高，系统停机多，资源无法共享，多系统环境下的管理成本增加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
22、容性限制了设备选择空间及资源共享。DAS、NAS、SAN与与ISCSI性能比较性能比较数据备份手段数据备份手段 一一硬件级备份硬件级备份 硬件级的备份是指用冗余的硬件冗余的硬件来保证系统的连续运行。比如磁盘镜像，双机容错等方式。如果主硬件损坏，后备硬件马上能够接替其工作，这种方式可以有效地防止硬件故障，但无法防止数据的逻辑损坏 当逻辑损坏发生时，硬件备份只会将错误复制一遍，无法真正保护数据。硬件备份的作用实际上是保证系统在出现故障时能够连续运行，更应称为硬件容错数据备份手段数据备份手段 二二软件级备份软件级备份 软件级的备份是指通过备份软件将数据保存到其他介质上，当出现错误时可以将系统恢复到备
23、份时的状态。由于这种备份是由软件来完成的，所以称为软件备份。用这种方法备份和恢复都要花费一定时间。但这种方法可以完全防止逻辑损坏，因为备份介质和计算机系统是分开的，错误不会复写到介质上。这就意味着，只要保存足够长时间的历史数据，就能够恢复正确的数据。数据备份手段数据备份手段 三三人工手动备份人工手动备份人工级的备份最为原始，也最简单的备份。但如果要用手工方式从头恢复所有数据，耗费的时间恐怕会令人难以忍受。数据备份目的：重新利用，备份工作的核心是恢复数据备份目的：重新利用，备份工作的核心是恢复 恢复（恢复（Recovery）重新创建整个应用或计算环境过去的操作状态在应用或计算环境被破坏或其他原因
24、导致的不能使用后，需要进行恢复恢复模式：完全恢复，小颗粒恢复数据恢复？数据恢复？File ServerDatabase ServerBackup ServersTape LibraryTapes数据快照技术数据快照技术快照快照（Snapshot）为指定的数据集创建一个完全可用的数据副本，它包含了副本在创建时刻（时间点）的数据映像快照实现方法：存储嵌入式快照：存储嵌入式快照：快照软件运行在网上的存储设备中基于主机的快照：基于主机的快照：快照软件运行在服务器中，通常驻留在操作系统级别的逻辑卷中什么是快照？什么是快照？File ServerDatabase ServerBackup ServersT
25、ape LibraryTapes常见快照技术分类常见快照技术分类全拷贝快照全拷贝快照分离镜像（Splitting a mirror）差分快照差分快照写即拷贝（CoW:Copy On Write)写即重定向(RoW:Redirect On Write)随机写(WA:Write Anywhere)分离镜像的生命周期分离镜像的生命周期写操作写操作源源镜像镜像镜像卷镜像卷源源镜像镜像原始数据原始数据写操作写操作分离镜像分离镜像读和备份读和备份记录写操作记录写操作分离镜像分离镜像写操作写操作1.分离镜像2.从分离镜像备份3.再同步镜像再同步镜像再同步源源镜像镜像分离镜像（分离镜像（Splitting a
26、 mirrorSplitting a mirror）全拷贝快照的特点全拷贝快照的特点空间占用：空间占用：每一次全拷贝快照需要与源盘相同大小的数据空间创建过程：创建过程：每一次全拷贝快照都需要完全数据同步读写操作影响读写操作影响源卷的读操作不受影响源卷的写操作受数据同步的影响创建完成后，快照（卷）的读写操作保持最优写即拷贝写即拷贝COWCOW的实现的实现p p源源盘盘快照前写块1a ab bc cd de ef fg gh h0 01 12 23 34 45 56 67 7ii8 8SAN访问阵列源卷1.写操作（p写入块1）p pCoWCoW的实现的实现p p源源盘盘快照快照快照前写块1z z快
27、照后写块6a ap pc cd de ef fg gh h0 01 12 23 34 45 56 67 7ii8 8SAN访问阵列源卷快照索引和日志地址数据1.写操作（p写入块1）2.产生快照3.快照后写入z到块6：不一次性写入先将块6内容移入日志z写入源卷g g6 66 6g gz zCoW的实现的实现p pz z源源盘盘快照快照快照前写块1快照后写块6g gp p读块6读块1a ap pc cd de ef fz zh h6 6g g0 01 12 23 34 45 56 67 7ii8 8SAN访问阵列快照索引和日志源卷地址数据1.写操作（p写入块1）2.产生快照3.快照后写入z到块6：
28、不一次性写入先将块6内容移入日志z写入源卷4.从快照读时组合索引/日志和源卷1.如果快照是可读/写，快照盘上的写操作直接更新索引和日志CoW的特点的特点源卷状态：源卷状态：源卷保持最新状态写操作步骤：写操作步骤：当一个新的写操作执行时：1.首先读出写操作将要覆盖地址的当前数据2.将读出数据保存至专用空间并建立索引3.新的写操作执行（写入目标地址）读写路径影响读写路径影响源卷的读路径基本无影响源卷的写操作受拷贝影响对快照（卷）的读写路径都有影响重复数据技术技术重复数据技术技术产品背景：产品背景：存储介质售价一直都在不停下降，却远远赶不上数存储介质售价一直都在不停下降，却远远赶不上数据保存和备份的
29、数据量的攀升速度，在这种环境下重复据保存和备份的数据量的攀升速度，在这种环境下重复删除技术应运而生。删除技术应运而生。重复数据删除是一种数据缩减技术重复数据删除是一种数据缩减技术，通常用在基于磁，通常用在基于磁盘的备份系统，目的是为了盘的备份系统，目的是为了减少存储系统中使用的存储减少存储系统中使用的存储容量容量。采用。采用“重复删除重复删除”技术可以将存储的数据缩减为技术可以将存储的数据缩减为原来的原来的1/151/15，从而让出更多的备份空间，不仅可以使磁盘，从而让出更多的备份空间，不仅可以使磁盘上的备份数据保存更长的时间，而且还可以上的备份数据保存更长的时间，而且还可以节约离线存节约离线
30、存储时所需的大量的带宽。储时所需的大量的带宽。用更少的空间存更多的数据。用更少的空间存更多的数据。重复数据删除重复数据删除依据数据处理方式的不同，分为以下两种：依据数据处理方式的不同，分为以下两种：其一是其一是在线处理（在线处理（InlineInline），），Data DomainData Domain就是这一技术就是这一技术的代表厂商，这一方式中，数据在读进来之后，在存到磁的代表厂商，这一方式中，数据在读进来之后，在存到磁盘之前就已经进行了重复数据删除；盘之前就已经进行了重复数据删除；其二是以昆腾作为代表的其二是以昆腾作为代表的后处理（后处理（Post-processingPost-pro
31、cessing），），采用这一方式的话，数据在存到磁盘上后，才会进行重复采用这一方式的话，数据在存到磁盘上后，才会进行重复数据删除，在存到磁盘前，数据没有减少。数据删除，在存到磁盘前，数据没有减少。重复数据删除的处理方式重复数据删除的处理方式机械硬盘机械硬盘 机械式硬盘结构机械式硬盘结构主轴马达(Spindle Motor)磁头基座(Base Plate)磁头停放区(Parking Zone)盘片(Media)传动部件接口l容量：容量：指硬盘能存储的数据量大小，以字节为基本单位l单碟容量：单碟容量：硬盘都是由一个或几个盘片组成的，单碟容量就是指包括正反两面在内的单个盘片的总容量 l转速：转速：
32、即主轴马达转动速度，单位为RPM（Round Per Minute)，即每分钟盘片转动圈数l缓存：缓存：是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部盘片和外部接口之间的缓冲器机械式硬盘主要指标（一）机械式硬盘主要指标（一）l平均访问时间：平均访问时间：硬盘磁头找到目标数据所需的平均时间平均寻道时间：磁头寻找目标数据所在磁道所需的平均时间平均潜伏时间：当磁头移动到数据所在的磁道后，等待指定的数据扇区转动到磁头下方的时间l数据传输率：数据传输率：内部数据传输率：数据从盘片表面传输到硬盘的缓存的速率外部数据传输率：数据从硬盘的缓存读出到外部总线的速率机械式硬盘主要指标（二）机械式硬
33、盘主要指标（二）lS.M.A.R.TS.M.A.R.T：Self-Monitoring,Analysis and Reporting Technology，自监测、分析及报告技术，监测硬件各部件，然后根据得到的关于各部件运行情况与历史记录的数据进行分析、比较，根据需要会自动向用户发出警告lNCQNCQ：Native Command Queuing，本机命令队列，是SATA 规范支持的一种新的功能，支持NCQ的硬盘可以对指令进行排队（多达32条指令），重新编排指令执行次序，也可以立即执行指令，可提高硬盘的性能，减少CPU占用率lDuty CycleDuty Cycle：指硬盘的工作负荷，定义为特
34、定时间段内硬盘工作时间占总时间的百分比。100%即表示硬盘每天24小时不停在进行读写操作机械式硬盘主要技术机械式硬盘主要技术 一一机械式硬盘主要技术机械式硬盘主要技术 二二l在存储系统中，硬盘的耗电量占整个系统用电量的30。Spin Down技术就是通过降低硬盘的转速甚至是让硬盘停转，达到降低硬盘能耗目的的。Spin Down技术是硬盘本身已经具有的功能，并不是新技术。人们经常用到的笔记本电脑中的硬盘就具有Spin Down功能。”Kee Wing Wong表示，“Spin Down是硬盘厂商提供的一种技术，通过Hard Disk Command使硬盘的转速变慢。l硬盘的读写速度同硬盘的转速成
35、正比l更高的转速可缩短硬盘的实际读写时间l硬盘缓存的大小直接影响硬盘的整体性能转速和缓存对硬盘性能的影响转速和缓存对硬盘性能的影响硬盘接口类型硬盘接口类型硬盘容量发展硬盘容量发展容容量量FC硬盘硬盘 100GB 300GB 750GB 1000GB146GB300GBSAS硬盘硬盘250GB 400GB 500GB 750GB1000GBSATA硬盘硬盘73GB 300GB146GB 500GB73GB 300GB146GB19982010SCSI硬盘硬盘73GB 2000GB2000GB600GB450GB450GB600GB硬盘对比硬盘对比FC磁盘、SAS磁盘、企业级SATA磁盘的性能对比
36、硬盘类型转速MTBF平均寻道时间持续读写速率应用特点企业级SATA磁盘7200 RPM120万小时8.5ms2530MB/秒大容量、小吞吐量，高性价比SAS磁盘15000 RPM160 万小时3.5ms3045MB/秒大容量、高可靠FC磁盘15000 RPM160 万小时3.5ms4055MB/秒高可靠、负荷能力高、企业级应用ATA/IDE接口硬盘简介接口硬盘简介Power连接器主/从盘 跳线40-pin连接器lATA（Advanced Technology Attachment）硬盘是传统的桌面级硬盘，主要应用于个人PC机，也经常称为IDE硬盘lATA接口为并行ATA技术，下一代的产品是串行
37、ATA（SATA）l最高速度133M/S，已达性能极性。SATA接口硬盘介绍接口硬盘介绍lSATA：串行ATA(Serial AdvancedTechnologyAttachment)lSATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用lSATA采用串行方式进行数据传输，第二代（SATA）300MB/s接口硬盘目前仍是主流，SATAD目前已经商用，速率为600MB/sSCSI接口硬盘介绍接口硬盘介绍lSCSI(Small Computer System Interface)小型计算机系统接口lSCSI硬盘并发处理性能优异，常应用于企业级存储领域lSCSI硬盘采用并行接口，接口速率目前发展到3
38、20MB/s，基本已经达到极限，很快会被其串行版本SAS硬盘完全替代80-pin 80-pin 公接头公接头SAS接口硬盘介绍接口硬盘介绍lSAS(Serial Attached SCSI)串行SCSI 接口lSAS是一种点对点、全双工、双端口的接口lSAS专为满足高性能企业需求而设计，并且兼容SATA硬盘，为企业用户带来前所未有的灵活性l接口速率为300MB/S，600MB/S（SAS）已经商用FC接口硬盘介绍接口硬盘介绍lFC-AL(fibre channel arbitrated loop)是一种双端口的串行存储接口lFC-AL利用类似SATA/SAS所用的4芯连接，提供一种单环拓扑结构
39、，一个控制器能访问126个硬盘l4Gb/S的硬盘接口速率，8Gb/S光纤主机接口速率接口已经商用Services 固态硬盘固态硬盘 Solid State Disk固态硬盘的定义固态硬盘的定义 固态硬盘，是由控制单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘,简单的说就是用固态电子存储芯片通过阵列的形式而够成的硬盘。其内部存储单元利用固态电子存储芯片阵列取代了传统HDD硬盘的磁碟组。固态硬盘的接口规范定义、功能及使用方法均与普通硬盘完全相同,在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致,包括3.5 英寸、2.5 英寸、1.8 英寸多种类型。SSD基于DRAM基于FLASHMLCMulti-
40、Level Cell多层单元NANDNORSLCSingle Layer Cell 单层单元固态硬盘的存储介质分为两种：固态硬盘的存储介质分为两种：采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质采用DRAM作为存储介质固态硬盘的类型固态硬盘的类型LC容量更高，而且更容易出错，速度慢，SLC更昂贵，但也更可靠，速度快，且写次数更高（只是容量小）。SLC和MLCSLC和MLC两者的差异在于每单元存储的数据量（密度），MLC的存储容量比SLC大，但是SLC更简单可靠，SLC读取和写入的速度都比MLC更快，而且SLC比MLC更耐用，MLC每单元可擦除1万次至5万次，而SLC可擦除10w次以上，所以，企业级的闪
41、存产品一般都选用SLC，这也是为什么企业级产品比家用产品贵很多的原因。SSD单层单元与多层单元单层单元与多层单元1.1.数据存取速度快数据存取速度快。固态硬盘没有传统硬盘复杂的机械结构，既没有磁碟，也不存在磁头，它无需花费较长的时间寻道，读取速度更不会受到转速的限制。2.2.防震抗摔防震抗摔。SSD固态硬盘内部不存在任何机械部件，这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用。3.3.没有噪音，发热低没有噪音，发热低。由于与传统硬盘物理结构不同，SSD 固态硬盘不存在磁头臂寻道的声音和盘片高速旋转的噪音，也没有机械马达和风扇，工作噪音值为0分贝。固态硬盘优点四工作温度范围大四工
42、作温度范围大。机械硬盘只能在555摄氏度范围内工作，固态硬盘的温度范围可达-1070摄氏度，一些工业级固态硬盘的工作温度范围设置达到了-4-85摄氏度(军用）。五，SSD固态硬盘比常规1.8英寸硬盘重量轻重量轻20到30克。可千万别小看这些重量，在笔记本电脑、卫星定位仪等随身移动产品上，更小的重最有利于便携。此外，重量的减轻也使得笔记本搭载多块SSD固态硬盘成为可能。1.1.成本高成本高。每单位容量价格是传统硬盘的510倍（基于闪存），甚至200300倍（基于DRAM）。2.2.容量低容量低。目前固态硬盘最大容量远低于传统硬盘。一般固态硬盘的容量是32、64、128G，256GB在目前的主流固
43、态硬盘中处于高端。写入寿命有限（基于闪存）写入寿命有限（基于闪存）。SSD的寿命主要是闪存写入次数的限制。一般闪存写入寿命为1万到10万次，特制的可达100万到500万次，固态硬盘缺点Wear Leveling 因为SSD存在“写磨损”的问题，当某个单元长时间被反复擦写时，不仅会造成写入的性能问题，而且会大大缩短SSD的使用寿命，所以必须设计一个均衡负载的算法来保证SSD的每个单元能够被均衡的使用，这就是wear leveling，称为损耗均衡算法。固态硬盘与传统硬盘优劣势对比 固态盘的基本构成与原理固态盘的基本构成与原理Controller Controller LogicLogicNon-
44、VolatileNon-VolatileSLCSLCNAND FlashNAND FlashFirmwareFirmwareInterface ProtocolMedia ManagementError Detection&Correction Dual-PortedDual-PortedFC InterfaceFC InterfaceEnd-to-End Multi-bit Error CorrectionDDR DDR SDRAM SDRAM w/SPSw/SPSMultipleMultipleParallelParallelI/O ChannelsI/O Channels固态盘的技术优势
45、固态盘的技术优势 -低延时低延时15K rpm drives(8 drives)Enterprise Flash Drives(8 drives)SATA drives(8 drives)CDP 技术技术 Continuous Data Protection持续数据保护是一套方法，CDP可以捕获或跟踪数据的变化，并将其独立存放在生产数据之外，以确保数据可以恢复到过去的任意时间点。持续数据保护系统可以基于块、文件或应用实现，可以为恢复对象提供足够细的恢复粒度，实现几乎无限多的恢复时间点。”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 CDP
46、技术简述技术简述备份、快照、复制、备份、快照、复制、CDP源文件归档后的文件 归档过程 移动,校验Archive(归档归档)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功能 ，主要用于长久保存数据和文件以备日后查询取用。，主要用于长久保存数据和文件以备日后查询取用。lRTO(恢复时间目标恢复时间目标)在业务中断后的某一个时间点，业务的
47、进程或应用服务必须恢复，确保业务正常进行（你能接受多长的宕机时间）lRPO(恢复点目标)在已确定的RTO内，应用数据或文件系统信息必须恢复到某一个时间顺序点(你能接受丢失多少数据）什么是什么是RTO/RPO？数据保护时间轴数据保护时间轴Failure出错时刻出错时刻12 hrs12 hrs12 hrs12 hrs12 hrs12 hrsRecovery Point Objective BUBURecovery Time Objective Recover什么是复制？什么是复制？l复制复制（Replication）通过网络（LAN/WAN)把数据从一个地方传输到另一个地方复制的种类：数据块级别复
48、制数据块级别复制：文件级别复制文件级别复制：字节级别复制字节级别复制:复制模式：同步复制同步复制：要求每一个写入操作在执行下一个操作处理之前，在这两个地点都能完成。处理过程明显变慢，这种复制不切实际的，会影响生产系统性能，除非第二个系统物理上离主系统比较近。异步复制：异步复制：在处理下一个操作前，不等待数据在复制目标系统中被记录。这种复制性能更好、更快。复制实现方法：存储嵌入式复制存储嵌入式复制：复制软件运行在网上的存储设备中基于主机的复制基于主机的复制：复制软件运行在服务器中，通常驻留在文件系统或在操作系统级别的逻辑卷中在线、近线、离线在线、近线、离线 在线存储是指存储设备和所存储的数据时刻
49、保持“在线”状态，可供用户随意读取，满足计算平台对数据访问的速度要求。在线存储设备一般为磁盘和磁盘阵列等存储设备，价格相对昂贵，但性能较好。离线存储是对在线存储数据的备份，以防范可能发生的数据灾难。离线存储的数据不常被调用，一般也远离系统应用，所以人们用“离线”来生动地描述这种存储方式。近线存储(NearStore)，主要定位于客户在线存储和离线存储之间的应用。就是指将那些并不是经常用到，或者说数据的访问量并不大的数据存放在性能较低的存储设备上。但同时对这些的设备要求是寻址迅速、传输率高。集群技术集群技术集群基础知识集群基础知识什么是集群技术？所谓集群就是为客户机提供资源的一组计算机系统，常见
50、集群技术一般包括三类：高可用集群（以减少服务器中断时间为目的的集群技术）高性能计算集群（以提高科学计算能力为目的的计算机集群技术）高扩展集群（带负载均衡策略的服务器群集）服务器Aactive服务器Bstandby心跳连接公用网络应用A磁盘阵列客户端PC集群技术集群技术：至少将两个系统连接到一起，使两个或者以上的服务器能够像一台机器那样工作或者看起来好像一台机器。例如，一个有两台服务器生成的WEB服务器集群系统，它对每个终端用户是透明的，而且完全就像一台服务器在工作。集群概述集群概述服务器A服务器B镜像盘心跳线客户端PC公用网络1、在服务器之间，通过网络方式镜像数据，不需要采购磁盘阵列，节约成本