存储基础知识介绍

2020/6/191存储基础知识介绍2020/6/192020/6/192议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/193议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/194存储系统的基本概念什么是存储？存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。1.存储的实体必须能安全地保存在介质上。2.必须能提供对该存储实体的有效访问。3.存储的集中管理。2020/6/195存储介质磁带存储磁盘存储光盘存储其他存储存储介质2020/6/196存储容量存储速度单位价格1.磁盘存储较大最快较贵2.光盘存储较小较慢便宜3.磁带存储大最慢便宜存储介质对比存储介质（续）2020/6/197传输通道存储传输的硬件通道1.SCSI：SCSI-1、SCSI-2、FastSCSI、WideSCSI、UltraSCSI、WideUltraSCSI、Ultra2SCSI、WideUltra2SCSI、Ultra160SCSI、Ultra320SCSI2.光纤通道：多模光纤(62.5µ、50µ)、单模光纤(9µ)3.以太网：细缆、粗缆、双绞线2020/6/198SCSISCSI的连接WideUltraSCSI40MB/sUltra320SCSI320MB/sSCSI接口，一般有(narrow)50PIN和(wide)68PIN两种2020/6/199介质种类速度传输距离9µm单模光纤SM(长距离)100/200MB/s2-10km50/62.5µm多模光纤MM(短距离)100/200MB/s2-500m电信号(铜介质)100MB/s0m-30m1Gb/s光纤使用SC接口,2Gb/s使用LC接口(SFP)光纤特点：损耗小，不受干扰，传输距离远2020/6/1910铜口GBIC光口SFP光口GBICGBIC：GigaBitInterfaceConnector千兆接口转换模块，主要功能是提供相应介质接口(铜或光)2Gbps设备使用的GBIC叫做SmallFormFactorPlug(SFP，小型封装可插拔器件)•短波LED光GBIC或SFP最大500米•长波激光GBIC或SFP最大10公里•增强长波激光GBIC最大80公里GBIC/SFP模块2020/6/1911双绞线•三类线10M•五类线100M•超五类线100M、1000M•六类线100M、1000M特点：造价低廉易受干扰接口：RJ45IP通道2020/6/1912存储管理•操作系统•文件系统•存储管理应用程序安全卷管理(RAID)文件系统磁盘驱动写操作读操作操作系统2020/6/1913数据存储RAID保护机制RAID为了解决应用系统对磁盘高速存取的要求，美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授提出了廉价冗余磁盘阵列(RedundantArrayofInexpensiveDisks，简称RAID)这个概念。RAID的分类•RAID0•RAID1•RAID3、4•RAID5•RAID10,RAID50•RAIDDP(6)2020/6/1914系统和数据保护技术多种技术–面向不同需求：•系统保护–冗余部件–Cluster–系统灾难恢复•数据保护–RAID–Multipathing–Point-in-Time数据拷贝（磁盘备份）–磁带备份(LAN,LANFree,ServerFree)2020/6/1915议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/1916•DAS(DirectAttachedStorage)-直连存储•SAN(StorageAreaNetwork)-存储区域网•NAS(NetworkAttachedStorage)-网络附加存储–NAS实际上就是一个专门优化了的文件服务器，可分为：–NAS整体系统：带有磁盘空间的NAS系统；–NASGateway(网关)：不带磁盘空间的NAS系统，但可以外接一个存储（DAS或者SAN）获得磁盘空间；–NASBlade：不带磁盘空间的NAS系统，且表现的形式为一个或一对卡、控制器模式，而必须插入存储系统，而获得电源和存储空间。存储与主机连接方式2020/6/1917存储与主机连接方式NAS网关CIFS/NFSWindowsServesTCP/IP网络TCP/IP连接FC连接UNIXServersDAS磁带库磁盘阵列IBMIBM光纤交换机CIFS/NFS数据访问NASSAN2020/6/1918Direct-AttachedStorageDASDASFileSystemApplicationStorageLocalAreaNetwork2020/6/1919NetworkAttachedStorage(NAS)DASDASFileSystemApplicationStorageApplicationLocalAreaNetworkFileSystemStorageNASNASLocalAreaNetwork2020/6/1920StorageAreaNetwork(SAN)DASDASFileSystemApplicationStorageFileSystemApplicationStorageAreaNetworkStorageSANSANApplicationLocalAreaNetworkFileSystemStorageNASNASLocalAreaNetwork2020/6/1921议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/1922DAS(直连存储)•HBA卡(SCSI，FC)•RAID阵列(JBOD)•线缆(SCSI，OpticFibre)组件磁带磁盘HostSCSIFC2020/6/1923JBOD•JustBoxofDisks—简单硬盘集群•在一个机架上将几个硬盘驱动器堆叠一起，作为单个附加设备添加到服务器或大型主机上即构成JBOD。•JBOD上实现的RAID，均依靠服务器上的HBA（hostbusadapter）•主要代表有：IBM7133，HPStorageEnclosure，SunA5000等2020/6/1924应用场合•用户应用较单一。•单纯为扩展服务器的存储容量。•扩展性要求不高。•投入较少缺点：•扩展性差。•利用率低。•无法多主机共享。2020/6/1925主要厂商•大多低端Server厂商。•HPIBMDELL。•Lenovo，宝德，浪潮。2020/6/1926议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/1927什么是NAS?–任何网上专用文件服务器NT应用服务器UNIX应用服务器Win2000/WinNT/WIN98UNIX工作站和X终端Web应用服务器多协议文件服务器(NFS/CIFS)使用简单,便于管理,易于共享,价格适中,标准化(兼容性好)2020/6/1928NAS的应用广泛需要提供多样的网络文件服务的企业大中型企业办公自动化，邮件系统制造业等有大量CAD/CAM文件存储拥有多个远程办公室的企业存储大量业务位于互联网的企业电信行业（邮件,ICP,ISP,IDC服务等等）多媒体、流媒体等应用教育行业电教、多媒体教育、电子图书馆解决方案医疗PACS、HIS等解决方案软件开发企业(代码管理、版本管理等等）数据大量分布以及注重数据存储与可用性实验室软硬件研发、测试环境数据库应用环境…………..特性：使用维护简单多平台共享缺点：安全性差。性能。占用IP链路。2020/6/1929主要厂商•NetApp,EMC,HDS,HP,IBM,SUN,Dell,MS,Intel•网虎，Lenovo，宝德，浪潮，华仪未来•威达电,豪威，Maxxan,Infortrend2020/6/1930议程•存储系统基本概念•存储与主机的连接方式•DAS存储结构•NAS存储结构•SAN存储结构•相关技术对比2020/6/1931光纤通道的拓扑结构•FibreChannel有三种拓扑结构：–点对点(Point-to-Point)：两个设备之间互连–仲裁环(ArbitratedLoop)：最多支持126个设备互连，形成一个仲裁环–交换式Fabric(SwitchFabric)：最多1千6百万个设备互连点对点交换式FabricArbitratedLoop(仲裁环)2020/6/1932线缆Cable光纤HubFabricSwitch转接口GBIC/SFP存储子系统SubSystermSAN网络结构主机总线适配卡HBA2020/6/1933SAN典型的网络拓扑结构客户机LAN(局域网)广域网存储区域网（第二网）Fabric=第二网“Fabric”是一个由智能光纤通道交换机构成并具有良好系统设计的高智能网络,这一数据网络可以提供企业级的性能,扩展能力,可管理能力,可靠性和可用能力服务器存储子系统第一网2020/6/1934SAN体系结构的优势投资保护目标异构主机平台采用独立厂家产品：光纤交换机、存储系统归并目标设备资源整合和管理整合降低总拥有成本（TCO）服务能力目标和系统性能目标稳定可靠、灵活扩展统一备份和管理资源共享目标存储设备、高端磁带机2020/6/1935提供服务器内部IO总线(PCI/SBUS)与光纤网络的接口；HBA自身的RISC可以分担主机服务器CPU的IO管理工作；HBA有足够的缓存来存储IO的Context(最大2047个)，以此来提高交叉存取的性能。否则经常要向服务器请求中断，这样就会影响系统性能，浪费许多CPU周期；其链路汇聚功能还可以通过并发处理节省IO的中断次数；HBA软件驱动为操作系统提供所须存储信息，对I/O进行操作，同时对正常请求进行控制HBA2020/6/1936铜口GBIC光口SFP光口GBICGBIC：GigaBitInterfaceConnector千兆接口转换模块,主要功能是提供相应介质接口(铜或光)2Gbps设备使用的GBIC叫做SmallFormFactorPlug(SFP，小型封装可插拔器件)•短波LED光GBIC或SFP最大500米•长波激光GBIC或SFP最大10公里•增强长波激光GBIC最大80公里GBIC/SFP2020/6/1937主要厂商Qlogic：Qla2200A/Qla2200F/Qla2200F/Qla2200GQla2310F/Qla2340L/Qla2342LWinNT/XP/NetWare/Linux/SolarisSANSurferEmulex:LP850/LP9002L/LP9802LWinNT/XP/NetWare/Linux/Solaris/HPUX/AIXHBAnywhereLSILogic:FC40909G/FC40919O/FC44929LOWinNT/XP/NetWare/Linux/Solaris/SCOMPTDriverEmulex:2020/6/1938SAN交换机8/16/24端口Sphereon450032~140端口Intrepid614032~256端口Intrepidi10K骨干级导向器企业级导向器部门级交换机SAN交换机8/12/16端口Sphereon440016/24/32端口Sphereon47002020/6/1939FabricZone简化异构Fabric分区增强硬件确保安全的访问控制基于帧过滤ASIC单一的LUN分区异构存储系统配置保护数据以防FC拥塞在硬件上增强基于WWN的分区：简单并且安全SANZoneLUNZones交换机分区2020/6/1940主要厂商McDATA：Intrepi