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1、磁盘阵列相关知识磁盘阵列相关知识本讲稿第一页，共二十页磁盘阵列及其相关技术磁盘阵列及其相关技术市场状况市场状况产生背景产生背景RAID理论理论磁盘阵列接口技术磁盘阵列接口技术磁盘阵列技术剖析磁盘阵列技术剖析本讲稿第二页，共二十页磁盘阵列控制器厂商磁盘阵列控制器厂商本讲稿第三页，共二十页磁盘阵列市场磁盘阵列市场中、高端市场中、高端市场中、低端市场中、低端市场联创联创联创联创/同有同有同有同有/豪威豪威豪威豪威/建联建联建联建联/太科太科太科太科/DFT/AMA/3S/DFT/AMA/3S/DFT/AMA/3S/DFT/AMA/3S/联想联想联想联想本讲稿第四页，共二十页磁盘阵列产生背景磁盘阵列产
2、生背景磁盘的处理速度跟不上磁盘的处理速度跟不上CPU的增长的增长速度速度磁盘的容量增长缓慢，跟不上存储磁盘的容量增长缓慢，跟不上存储的需求的需求硬盘数量增加，单块硬盘发生故障硬盘数量增加，单块硬盘发生故障的可能性越大的可能性越大本讲稿第五页，共二十页RAIDRAID技术技术 Redundant Array of Inexpensive DisksRedundant Array of Inexpensive Disks 19881988年美加州大学年美加州大学年美加州大学年美加州大学BerkeleyBerkeley分校的几人提出分校的几人提出分校的几人提出分校的几人提出公认的有六种级别：公认的有
3、六种级别：公认的有六种级别：公认的有六种级别：RAID 0RAID 0、1 1、2 2、3 3、4 4、5 5。常用的有：。常用的有：。常用的有：。常用的有：RAID 0RAID 0、1 1、3 3、5 5、0+10+1 作用：提供专用服务器中接入多个磁盘时，作用：提供专用服务器中接入多个磁盘时，作用：提供专用服务器中接入多个磁盘时，作用：提供专用服务器中接入多个磁盘时，以磁盘阵列方式组成一个超大容量、响应速以磁盘阵列方式组成一个超大容量、响应速以磁盘阵列方式组成一个超大容量、响应速以磁盘阵列方式组成一个超大容量、响应速度快、可靠性高的存储子系统。度快、可靠性高的存储子系统。度快、可靠性高的存
4、储子系统。度快、可靠性高的存储子系统。本讲稿第六页，共二十页RAIDRAID级别定义表级别定义表RAID级描述速度容错性RAID0磁盘分段磁盘并行输入/出无RAID1磁盘镜象没有提高有(单盘出错)RAID2海明码纠错磁盘并行输入/出有(单盘出错)RAID3磁盘位加专用奇偶校验盘磁盘并行输入/出有(单盘出错)RAID4磁盘分段加专用奇偶校验盘磁盘并行输入/出有(单盘出错)RAID5磁盘分段加浮动奇偶校验盘磁盘并行输入/出有(单盘出错)RAID6针对与每个数据块增加校验区磁盘并行输入/出有(两盘出错)本讲稿第七页，共二十页RAID 0Disk StripingDiskStriping:数据按系统规
5、定的“段”(segment)为单位分布在所有硬盘上,可以同步访问.特点:高性能低可靠低成本本讲稿第八页，共二十页RAID 1Disk MirroringDiskMirroring：每一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，读数据时从工作盘读出。一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据，然后由系统再恢复工作盘正确数据特点：高可靠性高成本提高读数据速度不能提高写数据速度本讲稿第九页，共二十页RAID 3Striping with parity on dedicated disk 特点：检验盘为一个，数据以位或字节的方式分散记录在组内相同扇区号的各磁盘上。特点：检验盘为
6、一个，数据以位或字节的方式分散记录在组内相同扇区号的各磁盘上。特点：检验盘为一个，数据以位或字节的方式分散记录在组内相同扇区号的各磁盘上。特点：检验盘为一个，数据以位或字节的方式分散记录在组内相同扇区号的各磁盘上。优点：支持阵列中多硬盘的同步访问优点：支持阵列中多硬盘的同步访问优点：支持阵列中多硬盘的同步访问优点：支持阵列中多硬盘的同步访问 缺点：每次读写要牵动整个组，易产生缺点：每次读写要牵动整个组，易产生缺点：每次读写要牵动整个组，易产生缺点：每次读写要牵动整个组，易产生I/OI/O瓶颈瓶颈瓶颈瓶颈本讲稿第十页，共二十页RAID 5Striping with floating parity
7、 drive特点：没有固定的校验盘，奇偶校验信特点：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上息均匀分布在阵列所属的所有磁盘上优点：允许在同一组内并发进行多个写优点：允许在同一组内并发进行多个写操作操作本讲稿第十一页，共二十页RAID 6 Double parity drive特点及优点：特点及优点：较高的数据冗余性能；较高的数据冗余性能；坚强的数据保护能力，可以应付多颗盘同时出错；坚强的数据保护能力，可以应付多颗盘同时出错；缺点：缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。较低的写入速率。本讲稿第十二页，共二十页磁盘阵列的接口类型v
8、SCSISCSI接口接口vFCFC接口接口vISCSIISCSI接口接口vSASSAS技术技术本讲稿第十三页，共二十页SCSISCSI技术技术Small Computer System InterfaceSmall Computer System InterfacevSCSI是计算机连接设备的一种工业标准是计算机连接设备的一种工业标准vSCSI命令协议中有自己的本地处理部件命令协议中有自己的本地处理部件v最早是一种并行连接使用最早是一种并行连接使用SCSI命令的计命令的计算机硬件接口算机硬件接口vSCSI技术被广泛应用于网络服务器及高技术被广泛应用于网络服务器及高档桌面系统中档桌面系统中本讲稿
9、第十四页，共二十页光纤接口技术存储接口技术存储接口技术结合通道技术和网络技术结合通道技术和网络技术从物理层到应用层的一系列协议从物理层到应用层的一系列协议提供更高的带宽，更长的连接距离和更提供更高的带宽，更长的连接距离和更灵活的连接方式灵活的连接方式本讲稿第十五页，共二十页SAS 接口技术 SAS：Serial attach SCSI；并行SCSI产品的取代产品；SAS-I：3Gb/s；SAS-II：6Gb/s；正在逐步取代服务器以及存储产品中的并行 SCSI产品，同时也会影响到FC产品的市场份额；本讲稿第十六页，共二十页解决的问题：解决的问题：解决的问题：解决的问题：1 1 1 1 为了避免
10、数据信号因为了避免数据信号因为了避免数据信号因为了避免数据信号因SCSISCSISCSISCSI线缆或接头材质不良而引起的信号串扰，造成线缆或接头材质不良而引起的信号串扰，造成线缆或接头材质不良而引起的信号串扰，造成线缆或接头材质不良而引起的信号串扰，造成 系统不稳定。（不存在线缆的氧化问题）系统不稳定。（不存在线缆的氧化问题）系统不稳定。（不存在线缆的氧化问题）系统不稳定。（不存在线缆的氧化问题）2 2 2 2 解决了因线缆的连接问题而对系统造成的不稳定。解决了因线缆的连接问题而对系统造成的不稳定。解决了因线缆的连接问题而对系统造成的不稳定。解决了因线缆的连接问题而对系统造成的不稳定。优势及
11、特点：优势及特点：优势及特点：优势及特点：1 1 1 1 传输速率更快速，使故障发生率降到最低，系统更加稳定。传输速率更快速，使故障发生率降到最低，系统更加稳定。传输速率更快速，使故障发生率降到最低，系统更加稳定。传输速率更快速，使故障发生率降到最低，系统更加稳定。2 2 2 2 调试、安装、维护非常方便简单。调试、安装、维护非常方便简单。调试、安装、维护非常方便简单。调试、安装、维护非常方便简单。六大关键组件：控制器、六大关键组件：控制器、六大关键组件：控制器、六大关键组件：控制器、I/OI/O通道板、冗余风扇、通道板、冗余风扇、通道板、冗余风扇、通道板、冗余风扇、冗余电源、硬盘托架、显示控
12、制组件冗余电源、硬盘托架、显示控制组件冗余电源、硬盘托架、显示控制组件冗余电源、硬盘托架、显示控制组件磁盘阵列内部所有部件均为模块化磁盘阵列内部所有部件均为模块化磁盘阵列内部所有部件均为模块化磁盘阵列内部所有部件均为模块化磁盘阵列内部无一根数据连接电缆磁盘阵列内部无一根数据连接电缆磁盘阵列内部无一根数据连接电缆磁盘阵列内部无一根数据连接电缆Cableless VS Cableless VS 线缆连接线缆连接本讲稿第十七页，共二十页影响磁盘阵列可靠性稳定性的影响磁盘阵列可靠性稳定性的因素因素电源系统电源系统电源系统电源系统散热系统散热系统散热系统散热系统背板设计背板设计背板设计背板设计控制器控制
13、器控制器控制器环境监控环境监控环境监控环境监控S.M.A.R.TS.M.A.R.TS.M.A.R.TS.M.A.R.TSelf Monitoring Analysis And Reporting TechnologySelf Monitoring Analysis And Reporting Technology Host SpareHost SpareHost SpareHost Spare 本讲稿第十八页，共二十页影响磁盘阵列性能的因素影响磁盘阵列性能的因素控制器控制器CPUCPU控制器高速缓存控制器高速缓存控制器容错技术的支持控制器容错技术的支持控制器通道类型控制器通道类型本讲稿第十九页，共二十页影响磁盘阵列容量影响磁盘阵列容量扩展性的因素扩展性的因素控制器通道数量控制器通道数量控制器接口类型控制器接口类型磁盘插槽数量磁盘插槽数量支持磁盘的种类支持磁盘的种类本讲稿第二十页，共二十页