MD3200磁盘阵列及存储知识点

目录：=============================================================MD3200存储知识分享=============================================================————————————————————-1基础知识点————————————————————-1.1按结构存储数据的方式常见的有三种：DAS/NAS/SAN1.1.1DAS1．DAS(Direct-AttachedStorage)即直接连接存储技术，此为以主机为中心的传统存储方式，现在在各大银行的中心业务系统中常能见到这种方式。1.1.2NAS2．NAS(NetworkAttachedStorage)即网络附加存储方式，此为以专业的网络文件存储及文件备份为中心的方式，是现在以文件存储为主的一种存储方式。1.1.3SAN3．SAN(StroageAreaNetwork)即存储局域网，指独立于异构计算网络系统之外几乎拥有无限存储容量的高速网络。其采用高速的光纤通道作为传输媒介，1)XFCP+SCSI协议作为存储访问协议，将存储子系统网络化、开放化、虚拟化、智能化，实现真正的高速、安全、共享存储，是今后主流存储模式。1.1.3.1FC-SAN1.1.3.2IP-SAN1.2双控1.2.1控制器RAID控制器模块RAID控制器模块提供了高性能、高级虚拟磁盘配置以及容错式磁盘子系统管理。每个RAID控制器模块包含2GB高速缓存，并使用其他控制器的高速缓存制作该高速缓存的镜像以实现高可用性，同时该高速缓存还受到电池供电的高速缓存卸载机件的保护。RAID控制器模块提供以下数据路径和机柜管理功能：监测和控制存储设备环境要素（温度、风扇、电源设备和存储设备LED）控制对物理磁盘的访问将机柜属性和状态报告给主机服务器和管理工作站每个RAID控制器模块均具有多个用于主机访问的SASIN端口。这些端口提供了冗余主机连接并支持高可用性存储环境。用户能以单控制器（单工）和双控制器（双工）模式利用各种配置，将存储柜连接至主机，具体取决于所需冗余。1.2.2电池和缓存1.2.2.1电池电池备份单元每个RAID控制器均含有两芯锂离子纳米聚合物电池备份单元（BBU）。停电时，可向RAID控制器模块提供电力，请参阅RAID控制器模块备用电池装置。对于虚拟磁盘，RAID控制器固件将根据电池状态更改电池高速缓存设置。如果电池缺失或是没有足够电量，控制器会清除高速缓存并对所有虚拟磁盘将写入高速缓存属性设置为直写式。如果替换了电池，则会重新启用回写。1.2.2.2缓存高速缓存的功能和特点高速缓存镜像高速缓存镜像功能可将已接收的主机写入数据从主控制器复制到辅助控制器。该操作可确保成功完成状态返回主机之前，将主机写入数据安全地映射到辅助控制器。如果控制器出现故障，其余控制器则会安全地保留所有映射数据。高速缓存默认启用。回写式高速缓存在回写式高速缓存中，写入操作会导致高速缓存一旦收到要写入的数据，便向主机操作系统发送完成信号。目标物理磁盘将在更适当的时间接收数据以提高控制器性能。当您采用已启用回写式高速缓存的双活动控制器配置时，在将完成状态发送给主机启动程序之前，写入数据始终会映射至第二控制器的高速缓存。回写式高速缓存默认启用，除非禁用了高速缓存镜像。直写式高速缓存在直写式高速缓存中，在将完成状态返回主机操作系统之前，会将数据写入物理磁盘。由于直写式高速缓存在发生电源故障时不易导致数据丢失，因此一般认为它比回写式高速缓存更为可靠。如果禁用高速缓存镜像或缺少电池或存在故障，RAID控制器便会自动切换至直写式。1.3硬盘类型PATA/SATA/SCSI/SAS/FC1.3.1FCFC硬盘FC硬盘是指采用FC-AL(FiberChannelArbitratedLoop，光纤通道仲裁环)接口模式的磁盘。FC-AL使光纤通道能够直接作为硬盘连接接口，为高吞吐量性能密集型系统的设计者开辟了一条提高I/O性能水平的途径。目前高端存储产品使用的都是FC接口的硬盘。FC硬盘名称由于通过光学物理通道进行工作，因此起名为光纤硬盘，现在也支持铜线物理通道。就像是IEEE-1394,FibreChannel实际上定义为SCSI-3标准一类，属于SCSI的同胞兄弟。作为串行接口FC-AL峰值可以达到2Gbits/s甚至是4Gbits/s。而且通过光学连接设备最大传输距离可以达到10KM。通过FC-loop可以连接127个设备，也就是为什么基于FC硬盘的存储设备通常可以连接几百颗甚至千颗硬盘提供大容量存储空间。关于光纤硬盘以其的优越的性能、稳定的传输，在企业存储高端应用中担当重要角色。业界普遍关注的焦点在于光纤接口的带宽。最早普及使用的光纤接口带宽为1Gb，随后2Gb带宽光纤产品统治市场已经长达三年时间。现在的带宽标准是4Gb，目前普遍厂商都已经采用4Gb相关产品。8Gb光纤产品也将在不久的将来取代4Gb光纤成为市场主流。4Gb是以2Gb为基础延伸的传输协议，可以向下兼容1Gb和2Gb，所使用的光纤线材、连接端口也都相同，意味着使用者在导入4Gb设备时，不需为了兼容性问题更换旧有的设备，不但可以保护既有的投资，也可以采取渐进式升级的方式，逐步淘汰旧有的2Gb设备。1.3.2SASSAS硬盘SAS是SerialAttachedSCSI的缩写，即串行连接SCSI。和现在流行的SerialATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间。SAS是新一代的SCSI技术。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA(SerialATA，缩写为SATA)硬盘的兼容性。SAS技术还有简化内部连接设计的优势，存储设备厂商目前投入相当多的成本以支持包括光纤通道阵列、SATA阵列等不同的存储设备，而SAS连接技术将可以通过共用组件降低设计成本。为保护用户投资，SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS系统的背板(Backplane)既可以连接具有双端口、高性能的SAS驱动器，也可以连接高容量、低成本的SATA驱动器。过去由于SCSI、ATA分别占领不同的市场段，且设备间共享带宽，在接口、驱动、线缆等方面都互不兼容，造成用户资源的分散和孤立，增加了总体拥有成本。而现在，用户即使使用不同类型的硬盘，也不需要再重新投资，对于企业用户投资保护来说，实在意义非常。但需要注意的是，SATA系统并不兼容SAS，所以SAS驱动器不能连接到SATA背板上。SAS使用的扩展器可以让一个或多个SAS主控制器连接较多的驱动器。每个扩展器可以最多连接128个物理连接，其中包括其它主控连接，其它SAS扩展器或硬盘驱动器。这种高度可扩展的连接机制实现了企业级的海量存储空间需求，同时可以方便地支持多点集群，用于自动故障恢复功能或负载平衡。目前，SAS接口速率为3Gbps，其SAS扩展器多为12端口。不久，将会有6Gbps甚至12Gbps的高速接口出现，并且会有28或36端口的SAS扩展器出现以适应不同的应用需求。其实际使用性能足于光纤媲美。由于SAS由SCSI发展而来，在主机端会有众多的厂商兼容。SAS采用了点到点的连接方式，每个SAS端口提供3Gb带宽，传输能力与4Gb光纤相差无几，这种传输方式不仅提高了高可靠性和容错能力，同时也增加了系统的整体性能。在硬盘端，SAS协议的交换域能够提供16384个节点，而光纤环路最多提供126个节点。而兼容SATA硬盘所体现的扩展性是SAS的另一个显著优点，针对不同的业务应用范围，在硬盘端用户可灵活选择不同的存储介质，按需降低了用户成本。在SAS接口享有种种得天独厚的优势的同时，SAS产品的成本从芯片级开始，都远远低于FC，而正是因为SAS突出的性价比优势，使SAS在硬盘接口领域，给光纤存储带来极大的威胁。1.3.3SATASATA硬盘传统的并行ATA（PATA）技术曾经在低端的存储应用中有过光辉的岁月，但由于自身的技术局限性，逐步被串行总线接口协议（SerialATA，SATA）所替代。SATA以它串行的数据发送方式得名。在数据传输的过程中，数据线和信号线独立使用，并且传输的时钟频率保持独立，因此同以往的PATA相比，SATA的传输速率可以达到并行的30倍。可以说：SATA技术并不是简单意义上的PATA技术的改进，而是一种全新的总线架构。从总线结构上，SATA使用单个路径来传输数据序列或者按照bit来传输，第二条路径返回响应。控制信息用预先定义的位来传输，并且分散在数据中间，以打包的格式用开/关信号脉冲发送，这样就不需要另外的传输线。SATA带宽为16-bit。并行UltraATA总线每个时钟频率传输16bit数据，而SATA仅传输1bit，但是串行总线可以更高传输速度来弥补串行传输的损失。SATA将会引入1500Mbits/sec带宽或者1.5Gbits/sec带宽。由于数据用8b/10b编码，有效的最大传输峰值是150Mbytes/sec。目前能够见到的有SATA-1和SATA-2两种标准，对应的传输速度分别是150MB/s和300MB/s。从速度这一点上，SATA已经远远把PATA硬盘甩到了后面。其次，从数据传输角度上，SATA比PATA抗干扰能力更强。此外，串口的数据线由于只采用了四针结构，因此相比较起并口安装起来更加便捷，更有利于缩减机箱内的线缆，有利散热。尽管SATA在诸多性能上远远优越于PATA，甚至在某些单线程任务的测试中，表现出了不输于SCSI的性能，然而它的机械底盘仍然为低端应用设计的，在面对多线程的传输任务时，相比SCSI硬盘，仍然显得力不从心。1.3.4优势总结SAS带来了哪些技术优势(超强的传输速度就不多说了)。SAS带来的好处首先来自于创新的线缆架构。在系统内部采用比SCSI更细、针脚更少的SATA线缆，有助于服务器厂商更好地解决气流和散热问题。而且，用于外部存储的SAS线缆也比目前的并行SCSI线缆要细也更便宜，并跟InfiniBand的插头标准一致，从而有益于简化机房管理。节省了空间，从而提高了使用SAS硬盘服务器的散热、通风能力。SAS技术降低了磁盘阵列的成本。具备简化内部连接设计的优势，可以通过共用组件降低设计成本。这样就可以花更少的钱享受SCSI接口的性能。串行接口让传输性能提高。每个传输通道都是在全双工方式下进行的，性能要比传统SCSI更高。SAS结构有非常好的扩展能力，通过SASExpander最多可以连接16384个磁盘设备。SAS接口使存储系统应用更加灵活，可以根据实际需求选择SAS磁盘或者SATA磁盘。如果需要应用于I/O负载较轻的应用比如文件共享、FTP、音频存储、数据备份等可以考虑基于SATA硬盘的阵列。如果I/O负载较重的FTP、VOD、EMAIL、Web、数据库应用，那么可以考虑基于SAS/FC硬盘的存储系统。SAS类存储用于中小规模的数据库。从成本、稳定性、扩展性等各个方面考虑选择的。目前最高传输速率为6Gb。1.4多路径多控制器控制单个逻辑卷需要配置优先级，所以就需要有配置多路径。否则阵列无法确认各个链路对磁盘的控制权。1.5RAID级别1.5.1RAID级别RAID级别RAID级别定义数据写入物理磁盘的方式。不同的RAID级别提供不同的可访问性、冗余和容量级别。与使用单个物理磁盘相比，使用多个物理磁盘有以下优势：将数据置于多个物理磁盘（条带）上可让输入/输出（I/O）操作同时发生，并且改善性能。如果发生错误，则使用镜像或奇偶校验在多个物理磁盘上存储冗余数据以支持重建丢失的数据，即使错误是由物理磁盘的故障引起的。每个RAID级别提供不同的性能和保护。应该根据应用程序类型、访问权限、容错能力和正在存储的数据来选择RAID级别。存储阵列支持RAID级别0、1、5、6和10。磁盘组中可使用的最大物理磁盘数目取决于RAID级别：RAID0、1和10为96个RAI