存储培训一.docx

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存储培训一

什么是存储？

用于存储数据信息的设备和介质

等同于计算机系统中的外部存储介质

存储是一个系统

是计算机技术发展的结果

存储系统的出现，从本质上解决了数据集中存储、共享和管理以及分布备份，为整个系统的可靠、便捷应用提供了坚实的基础。

存储的特征

它是数据临时或长期驻留的物理媒介

它是保证数据完整安全存放的方式或行为

传统计算机存储系统的局限性：

硬盘成为整个系统的性能瓶颈

有限的硬盘槽位，难满足大容量需求

单个硬盘存放数据，数据可靠性难以满足

存储空间利用率低

本地存储，数据分散，难以共享

——可扩展性不够

——总线结构，而非网络结构

——可连接的设备受到限制增加容量时，需停机

常见的存储介质

硬盘：

适合做快速响应访问的场合

磁带：

适合做长期保存、快速读写的场合

光盘：

适合做长期保存、对写速度要求不高的场合

磁带机（TapeDrive）是传统数据存储备份中最常见的一种存储设备。

磁带机一般指单驱动器产品，通常由磁带驱动器和磁带构成，是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。

这种产品采用高纠错能力编码技术和写后即读通道技术，可以大大提高数据备份的可靠性。

磁带库是基于磁带的备份系统，磁带库由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成，并可由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填。

它能够提供同样的基本自动备份和数据恢复功能，但同时具有更先进的技术特点。

它可以多个驱动器并行工作，也可以几个驱动器指向不同的服务器来做备份，存储容量达到PB（1PB=100万GB）级，可实现连续备份、自动搜索磁带等功能，并可在管理软件的支持下实现智能恢复、实时监控和统计，是集中式网络数据备份的主要设备。

磁带库不仅数据存储量大得多，而且在备份效率和人工占用方面拥有无可比拟的优势。

磁盘阵列（DiskArray）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，在逻辑上对其进行整合，减少错误，增加效率和可靠度的技术。

虚拟磁带库（VTL）通常为一种专用的计算工具（Appliance），它可以仿真物理磁带库的驱动器和（并且）在磁盘上存储备份映像。

VTL允许使用现有的磁带备份软件，管理人员之所以对这些工具感兴趣是因为用于备份管理的经验与使用物理磁带机相同。

VTL由三部分组件构成：

计算机硬件，应用软件（用于仿真磁带库和磁带驱动器）和一组基于RAID技术的磁盘驱动器。

VTL允许客户配置虚拟磁带驱动器、虚拟磁带盒和指定磁带盒容量。

与物理磁带库不同，物理磁带库需要购买并安装额外的磁带驱动器，但对VTL来说通过改变软件配置即可增加虚拟磁带驱动器，而这不需要花费任何额外的硬件成本。

存储的组件（完整的存储系统）

存储硬件

外置存储系统：

硬盘柜、磁盘阵列、NAS、磁带库

存储连接设备：

SCSI卡、RAID卡、FC通道卡、FC交换机、SAS卡

存储管理设备：

比如对硬盘框做管理用的控制框等

存储软件

存储软件：

设备管理软件、高可用性软件、备份软件、存储管理软件、数据管理软件

存储解决方案

网络存储几种常见类型

DAS（DirectAttachedStorage）直接连接存储

NAS（NetworkAttachedStorage）网络连接存储

SAN（StorageAreaNetwork）存储区域网络

直接连接存储（DirectAttachedStorage，DAS）：

由于早期的网路十分简单，所以直接连接存储得到发展。

随着计算能力、内存、存储密度和网络带宽的进一步增长，越来越多的数据被存储在个人计算机和工作站中。

分布式的计算和存储的增长对存储技术提出了更高的要求。

由于使用DAS，存储设备与主机的操作系统紧密相连，其典型的管理结构是基于SCSI的并行总线式结构。

存储共享是受限的，原因是存储是直接依附在服务器上的。

从另一方面看，系统也因此背上了沉重的负担，因为CPU必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务，所以不利于CPU的指令周期的优化。

网络连接存储（NetworkAttachedStorage，NAS）：

局域网在技术上得以广泛实施，在多个文件服务器之间实现了互联，为实现文件共享而建立一个统一的框架。

随着计算机的激增，大量的不兼容性导致数据的获取日趋复杂。

因此采用广泛使用的局域网加工作站族的方法就对文件共享，互操作性和节约成本有很大的意义。

NAS包括一个特殊的文件服务器和存储设备。

NAS服务器上采用优化的文件系统，并且安装有预配置的存储设备。

由于NAS是连接在局域网上的，所以客户端可以通过NAS系统，与存储设备交互数据。

另外，NAS直接运行文件系统协议，诸如NFS，CIFS等。

客户端系统可以通过磁盘映射和数据源建立虚拟连接。

存储区域网络（StorageAreaNetworks，SAN）：

一个存储网络是一个用在服务器和存储资源之间的，专用的、高性能的网络体系。

它为了实现大量原始数据的传输而进行了专门的优化。

因此，可以把SAN看成是对SCSI协议在长距离应用上的扩展。

SAN使用的典型协议组是SCSI和FiberChannel。

FiberChannel特别适合这项应用，原因在于一方面它可以传输大块数据，另一方面它能够实现远距离传输。

SAN的市场主要集中在高端的，企业级的存储应用上。

这些应用对于性能，冗余度和数据的可获得性都有很高的要求。

DAS

存储设备（RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库）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；

各DAS系统之间没有连接，数据只能分散管理；备份软件不能离开服务器支持；DAS的前期投资比较少。

NAS

NAS本身装有独立的OS，通过网络协议可以实现完全跨平台共享，支持WinNT、Linux、Unix等系统共享同一存储分区；NAS可以实现集中数据管理；一般集成本地备份软件，可以实现无服务器备份功能；NAS系统的前期投入相对较高。

NAS内每个应用服务器通过网络共享协议（如：

NFS、CIFS）使用同一个文件管理系统；NAS关注应用、用户和文件以及它们共享的数据；磁盘I/O会占用业务网络带宽。

SAN

高可用性，高性能的专用存储网络，用于完全的链接服务器和存储设备并且具备灵活性和可扩展性；SAN对于数据库环境、数据备份和恢复存在巨大的优势；SAN是一种非常安全的，快速传输、存储、保护、共享和恢复数据的方法。

SAN是独立出一个数据存储网络，网络内部的数据传输率很快，但操作系统仍停留在服务器端，用户不直接访问SAN网络；SAN关注磁盘、磁带以及连接它们的可靠的基础架构。

就应用而言，NAS可看做是一个以产品为导向的小型企业储存架构之解决方案，而SAN则是以中大型企业为主的规划与建设其存储架构的解决方案。

DAS

NAS

SAN

传输类型

SCSI、FC

IP

IP、FC、SAS

数据类型

数据块

文件

数据块

典型应用

任何

文件服务器

数据库应用

优点

磁盘与服务器分离

便于统一管理

不占用应用服务器资源

广泛支持操作系统

扩展较容易

即插即用，安装简单方便

高扩展性

高可用性

数据集中，易管理

缺点

连接距离短

数据分散，共享困难

存储空间利用率不高

扩展性有限

不适合存储容量大的块级应用

数据备份及恢复占用网络带宽

相比NAS成本较高

安装和升级比NAS复杂

DAS方式扩展性比较差，存储设备必须预留一定的空间以备扩容之需，一般情况下有超过50％的存储空间闲置，造成资源的严重浪费。

SAN具备高性能、高灵活性、高扩展性和高安全性，对大文件的传输没有限制，且适合块级别的数据传输。

SAN方式可按需提供存储容量，可以在线扩充以支持更多的用户、更多的存储设备和更多的并行数据通道。

NAS在数据共享的实现上有着其独特的优势，但是它不适用于视频、测绘等大文件传输，而且不适用于块级别的数据传输。

NAS使用主网络传输数据，所以性能上受到主网络环境的影响。

NAS的优势和劣势决定了NAS的应用范围。

共享要求很高，频繁交换小文件的文件级共享访问环境，一般都采用NAS架构来实现。

多级存储管理方案基于三个重要的功能：

备份、归档和迁移。

备份是指存储设备上的数据定时或按一定策略拷贝到备份介质上，通常的备份介质是磁带。

被备份的数据仍然保留在存储设备上，备份主要的目的是为了防止存储设备上的数据被误删除或者意外丢失。

归档是指将重要的数据拷贝在某种介质上长期保存，通常的归档介质是光盘和磁带。

归档和备份最主要的区别就是被归档的数据在原存储设备上是不做保留的。

归档操作可以被理解成备份加上删除原文件。

迁移是指将存储设备上的数据拷贝到二级存储设备上，在存储设备上保留占位符并释放空间。

迁移和归档一样，都可以释放原存储设备上的空间。

归档和迁移的主要区别是，归档是将原文件彻底删除，如果再次需要使用该文件必须先手工将该文件恢复；而迁移则会在原存储设备上留下一个占位符，当该占位符被访问的时候，数据会自动从下一级存储设备回迁到原存储设备上，而无需进行人工干预。

存储性能指标

IOPS（I/OPerSecond）：

每秒输入输出次数，系统在单位时间内能处理的I/O最大次数

带宽：

单位时间内通过的数据量

存储系统性能的两个主要衡量指标是数据吞吐量和输入/输出速率（IOPS）。

数据吞吐量通常用MB/s表示，表明最大持续不变的数据速率。

通常最大数据速率可以通过读或写操作的顺序数据流检测，数据块的大小为64KB或更大。

输入/输出速率是系统每秒钟能够完成输入/输出（I/O）的最大值。

最大输入/输出速率通常也是通过读或写操作的顺序数据流进行测量，数据块的大小为单一扇区的大小或者是512字节。

华为赛门铁克的V1000系列产品的最大IPOS为100000，最大带宽为625MB/s，华为赛门铁克的S5500产品的最大IPOS为240000，最大带宽为800MB/s。

数据存储和数据访问

数据访问的需求

数据存储的需求

数据访问与数据存储的矛盾

应用系统中性能面临的问题

在线存储容量问题

在线存储可用性问题

C/S存储模式

现代存储配置方式体现的是分布式计算形式下的客户机/服务器模式的特征。

客户机/服务器存储模式为服务器提供了数据存储的能力，也为网络客户端提供了数据存储的空间。

随着在线存储量的增大，服务器的性能也越来越强大，并配置了更多的RAM、高速缓存和更高的网络带宽资源来处理来自用户的大量的网络访问请求。

而由于客户端用户需求的增长速度高于服务器能力的提高速度，因而服务器很快就会达到其性能的极限。

因为服务器的性能限制，最优化的存储配置几乎是不可能实现的。

除了处理来自客户端的访问请求以外，为了实现数据的查找，服务器上的信息共享也提出了大量的存储容量需求，因此需要在网络中设置多台服务器以满足不断增长的数据信息的存储需求。

由此导致了服务器的专门化演变。

网络服务器专门负责处理与客户机登录网络相关的各种工作，保存网络参数信息，并管理网络资源，而客户端资料以及共享的信息则保存在其各自的文件服务器上。

对在线存储空间的需求以及客户端的多重访问，要求网络中部署多台服务器以共同承担负载。

同时，数据库的规模也越来越大，这就要求在网络中部署数据库服务器。

数据库服务器的出现，为客户机/服务器存储模式起到了重要的推进作用，并促使其成为一种新的、扩展的存储解决方案。

C/S的存储极限和变革

C/S模式的存储极限：

性能提升和结构性I/O限制

存储的变革：

服务器与存储设备的分离

数据流量所带来的挑战是促发存储技术变革的直接因素之一。

如今，数据存储以及数据访问所面临的问题也已经促使存储研究人员取得了技术上的突破，激发出创造性的解决方案来应对C/S存储模式的局限性。

存储网络的出现改变了