存储技术入门

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,万全专家认证教材,2007,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,万全专家认证培训,服务器业务,LSSA,联想存储技术,1,存储基础知识,内 容,1,2,3,存储部件基础知识,SAN,的应用实例,存储基础知识,3,1,第一章存储基础知识,1.1,存储的基本概念,1.2,存储网络的基本架构,1.3,存储分类,1.1,存储的基本概念,存储的产生,存储独立于主机的原因,存储的产生,场景：,最近海外银行的系统管理员,Tony Alameda,特别郁闷，随着银行业务的顺利开展，业务量节节攀升。现在每到每天晚间,8,点，系统结帐和进行数据备份的时候，服务器就缓慢得几乎无法使用，各客户端使用者也是怨声载道。,Tony,对此表示毫无办法，因为结帐和备份这两个操作都需要消耗大量的,CPU,计算资源，对于其他应用的消耗已经无力承载了。,除非让,CPU,专心处理它的应用，而让数据的,I/O,操作等不再消耗,CPU,的计算能力。,1.1,存储的基本概念,任何应用的核心都是数据，存储性能是关键；,存储对于处理器的要求与普通应用不同，性能调优时无法兼顾；,现有主机平台无法为数据提供足够的安全保证；,数据在不断增长，并开始转向外置存储系统，对于数据在线使用需求日益增长，同时要缩短备份的时间并保留多个备份版本,这么多数据，,我该怎么办？,存储独立于服务器主机的原因,1.1,存储的基本概念,存储是一个独立的系统,是计算机技术发展的结果,用于存放数据信息的设备或者系统,等同于计算机系统中的外部存储,数据独立，存储称王,1.1,存储的基本概念,1.2,存储网络的基本架构,DAS,-,DAS,架构,-,DAS,的应用环境,SAN,-,SAN,架构,-,SAN,的应用环境,-,SAN,的优势,NAS,-,NAS,架构,-,NAS,的应用环境,-,NAS,的优势,-,NAS,与,SAN,的区别,-,NAS,与,SAN,的对比,DAS,( Direct Attached Storage),直接挂接存储,SAN,( Storage Area Network ),存储区域网络,NAS,( Network Attached Storage ),网络挂接存储,1.2,存储网络的基本架构,DAS,DAS,Direct Attached Storag,e,存储设备,(,通常为磁盘或磁带,),通过电缆直接与计算机相连；,系统存取访问,I/O,请求,(,又称为协议或命令,),直接在计算机和存储设备间进行,.,它完全以服务器为中心，寄生在相应服务器或客户端上，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统。,存储系统架构,DAS,优势,速度快,系统造价低,1.2,存储网络的基本架构,DAS,架构应用环境,服务器在地理分布上很分散,(,连锁,商店或,机场,便是一个典型的例子,),；,存储系统必须被直接连接到应用服务器上时；,包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用，它们需要直接连接到存储器上。,1.2,存储网络的基本架构,SAN,SAN,Storage Area Network,是一种,交换式存储路径网络,是一种基于光纤网的特殊的后台数据存取网络,主要目的用于在计算机和存储设备之间,相对独立的，依赖于网络交换的传输数据,通过使用被称为光纤路径技术（,FCP,）的串行,SCSI I/O,协议来传输,I/O,流量,提供了一个性能稳定的数据高速存取平台,SAN,按结构分类：,FC-SAN,架构：最早、最成熟可靠、性能最好的架构,IP-SAN,架构：新兴的、廉价的、扩展容易的、不追求性能的架构,1.2,存储网络的基本架构,SAN,架构应用环境,对于系统扩展性有较高要求时；,文件的共享并不十分重要，而更强调存储的可靠性时；,系统中包括许多数据库应用、群件应用和邮件服务时。,1.2,存储网络的基本架构,FC-,SAN,的优势,光纤通道的优点,为一个新的,多用途网络,信息基础结构,用于连接开放系统存储,网络,视频应用和服务器集群应用,.,高速,:,现在可以提供,4Gbit(400MB)/,秒的数据传输速率,全双工专有连接,未来可升级至,10Gbit/,秒,串行的,无阻塞,(non-blocking),数据传输,最大,10,公里连接距离,(,通过扩展器可连接,上千公里,适于灾难恢复应用,),多平台,系统支持,(,包括,AIX, NT, Solaris, HP/UX, UNIX, LINUX, Novell,等,),支持,传统,环境和应用,SAN,的优势,-,任意两点之间的连接和通讯,-,所有的系统主机共享存储资源,-,存储数据的传输与应用分开,-,独立可伸缩的存储资源,-,存储资源的集中化管理,-,数据高可用性,-,数据访问容错能力,1.2,存储网络的基本架构,现有的,IP,网络,当信息转换成关键数据时，网络必须进一步扩展来满足这一新的需要,:,爆炸性的数据增长,动态高速的数据迁移,安全的数据存放和读取,基于,TCP/IP,技术的网络能实现这一切，然而,:,数据复制一只能以异步方式进行,必须消耗大量的主机,CPU,资源,导致应用软件信息传输的中断和阻塞,久而久之，企业用户期待更好的解决方案,数据,传输,网络技术,优点,劣势,连接能力，超强路由,低速及高负载,管理能力,强烈的软件需求,远距离,错误检测能力,1.2,存储网络的基本架构,FC-SAN VS. IP-SAN,同样大小的数据，采用光纤协议传输可以更快的完成。,光纤协议每次传输的数据包可以比以太网协议每次传输的数据包大许多。,光纤网络不会出现网络阻塞。,以太网协议采用,CSMA/CD,机制来控制网络阻塞，但由于重发机制所限，可能出现网络越繁忙系统越阻塞的恶性循环。,光纤网络在实际传输中是远远高于以太网。,实际应用表明，在相同理论带宽的前提下，光纤的实际带宽能达到理论值的,70%-80%,，而以太网仅为,20%,左右。而且目前光纤网络的理论带宽已经达到了以太网理论带宽的,4,倍。,1.2,存储网络的基本架构,NAS,NAS,Network Attached Storage,一种直连到网络（,LAN or WAN,）里的特殊用途的存储设备,突出的文件服务性能,向异构客户端平台提供高可用的数据共享,存储系统本身具备文件系统以及文件系统管理功能，类似文件共享服务器,1.2,存储网络的基本架构,NAS,架构应用环境,数据被预先作为文件发送到了所连接的计算机系统上；,数据需要被共享，特别是在不同的操作系统之间进行共享；,系统中包括,Web,、文件服务和某些邮件服务器在内的应用。,1.2,存储网络的基本架构,NAS,的优势,直接与,LANs,WANs,相连,突出的文件服务性能,对所有客户端的数据高可用性,异构平台文件共享,与已经存在的系统和网络无缝集成,简单的存储管理,数据的共享存储控制由文件系统解决,1.2,存储网络的基本架构,NAS,VS,SAN,的区别,最本质的不同就是文件管理系统在不同的位置，并采用不同的连接协议,SAN,结构中，文件管理系统（,FS,）分别在每一个应用服务器上；,而,NAS,则是每个应用服务器通过网络共享协议使用同一个文件管理系统,1.2,存储网络的基本架构,NAS,VS,SAN,的对比,NAS ,基于,LAN,存储设备,文件管理,易于安装,进入成本低,在多平台之间提供资源共享,SAN ,一种专用存储网络,更高的连通性和带宽,更好的扩展性,最优化的存储协议,异构平台的数据共享,1.2,存储网络的基本架构,按照主机接口传输方式,SCSI,存储,/SAS,存储,主机接口是,SCSI/SAS,，采用,SCSI/SAS,协议传输；,SCSI/SAS,系列磁盘阵列主要适用于中小型企业；,仅能用于,DAS,连接方式。,光纤存储,(,光纤：,Fiber Channel,，,FC),磁盘阵列主机接口是,FC(2Gb/s or 4Gb/s),，采用,FCP,协议传输；,广泛应用于,SAN,、,NAS,连接方式中,包括全光纤、半光纤两类,半光纤,即内部仅使用,SATA,或者,IDE,和,SCSI,硬盘,全光纤,即内部使用,FC,硬盘,IP,存储,(or,iSCSI,存储,),磁盘阵列主机接口是网口,(RJ45,接口,),的存储阵列；,数据在阵列与服务器主机间传输时走的是,TCP/IP,协议；,1.3,存储分类,存储部件基础知识,24,2,第二章存储部件基础知识,2.1,如何组建,FC-SAN,网络,2.2,磁盘阵列柜,2.3,光纤交换机,2.4,其它组成部件,搭建,FC-SAN,案例分析,系统要求：,第二代居民身份证制证管理信息系统将于近期投入使用。按照系统必须具备高性能、高可用性的原则，必须建立生产中心与远程容灾中心。生产系统由两台四路服务器，配合共享存储磁盘阵列构成。远程灾备中心由,2,台,4-way,服务器配合磁盘阵列构成，要求所有系统必须形成全冗余光纤路径结构。同时，生产系统还需要具备一个专门用于,LAN-FREE,备份的服务器和磁盘阵列。,请从右表中选出合适的设备并配以恰当的数量来完成本,FC-SAN,系统的搭建，给出系统拓扑图以说明连接方式。,联想万全,R630 G7,服务器,联想万全,R350 G6,服务器,联想,-,日立,AMS200,磁盘阵列,联想万全,SAS 212,磁盘阵列,Brocade 200E,存储光纤交换机,2Gb/4Gb,自适应,FC,接口,SFP,联想,LC-LC,接口多模短波光纤线缆,单模长波光纤线缆,4Gb HBA,卡,(,多模短波接口,),4Gb HBA,卡,(,单模长波接口,),2.1,如何组建,FC-SAN,网络,系统拓扑结构,2.1,如何组建,FC-SAN,网络,请填写完成该配件列表（,exercise,）,2.1,如何组建,FC-SAN,网络,41,请填写完成该配件列表（,answer,）,2.1,如何组建,FC-SAN,网络,磁盘阵列的概念,磁盘阵列是一种把若干磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体，整个磁盘阵列由阵列控制器管理的系统。,磁盘阵列的优点：,提高了存储容量,磁盘驱动器可并行工作，提高了数据传输率；,更高的数据完整性和数据可用性、安全性,SF640,2.2,磁盘阵列柜,磁盘阵列柜,阵列柜结构,全冗余,电源提供了更高的可靠性,动态控制风扇转速,内部集成转发器确保光纤信号的质量,内部集成,全双工光纤,RAID,控制器,BBU 用于,断电情况保障缓存数据,大量,热插拔和在线可替换的,磁盘,2.2,磁盘阵列柜,阵列柜,RAID,控制器,RAID,控制器为存储设备的大脑，通过它便可进行数据的整合和分级管理,RAID,控制器功能简介,传输速率：,2Gbps,（,4Gbps,）,多个,FC,主机通道和磁盘通道,支持,Cluster,和透明的,Failover/Failback,*,控制器提供数据缓存，支持,ECC,内存,内部采用硬件,XOR,异或,支持多种,RAID,级别，如,0,1,3,5,0+1,10,30,50,每个,LUN,可有不同,RAID,级别,2.2,磁盘阵列柜,硬盘,目前应用于存储设备的硬盘有以下三类,SCSI,硬盘,/SAS,硬盘：,硬盘容量：,73GB,、,146GB,、,300GB,适用于直联存储设备,FC,硬盘：,硬盘容量：,73GB,、,146GB,、,300GB,适用于可用性、扩展性较高环境,SATA,硬盘：,硬盘容量：,250GB,、,400GB,、,500GB,、,750GB,适用于对性能要求不很高的环境，如磁盘备份等,2.2,磁盘阵列柜,Brocade 210E,存储光纤交换机,可从单交换机,Fabric,扩展到全,Fabric,网络构架，端口数量可按需从,8,个扩展到,12,或,16,个,(E,、,F,和,FL,端口,),（,4,个端口为一个扩展单元，通过按需增加端口许可证模式扩展）,可自动配置,1,、,2,和,4,Gbit,/sec,，向后与现有,Brocade SAN,光纤网络兼容，保护投资,无,SFP,，可选配多模短波,SFP(,最大传输距离,500m),，或者可选配单模长波,SFP(,最大传输距离,10km),2.3,光纤交换机,目前在存储网络架构中常用的线缆有铜缆和光纤线缆两种,铜缆,-,便宜,-,无需激光发射设备,-,适用于,短距离,设备级联,光纤线缆,-,频带极宽,-,抗干扰性强,-,传输速度快,-,保密性强,-,传输距离长,光纤线缆分为单模和多模两类,2.4,其他组成部件,光纤线缆种类,多模：,Multi-mode Fiber,纤芯直径为,50,或,62.5m,主要用于短距离的系统中（低于,2km,），如房屋通信系统、个人专用数据网络等,单模：,Single-mode Fiber,纤芯直径为,9m,长距离和高带宽方面的应用,125 um cladding,125 um cladding,50 um core,62.5 um core,125 um cladding,9 um core,50/125 500 meters,62.5/125 240 meters,9/125 10 kilometers,2.4,其他组成部件,SFP,SFP Small form factor pluggable,（光纤接口模块）,在,使用光纤介质的光信号和电信号之间进行转换,包含一个发射信号的激光设备,SFP,模块被安装在以下设备上：,主机适配卡（,HBA,）标配,光纤通道,RAID,控制器,光纤通道集线器（,HUB,）,光纤通道交换机（,Switch,）选配,两条通道,真正的全双工传输设备,2.4,其他组成部件,SFP,2.4,其他组成部件,光纤通道卡,（,HBA,）,安装在服务器上，连接光纤网络的,PCI,设备,速度：,2Gb/s,、,4Gb/s,接口：,PCI-X,、,PCI-E,常见品牌：,Qlogic,、,Emulex,等,Emulex,HBA,卡,2.4,其他组成部件,SAN,的应用实例,40,3,第三章,SAN,的应用实例,3.1,多台服务器共享存储设备,3.2 LAN Free,数据备份应用,3.3,远程异地容灾,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,3.1,多台服务器共享存储设备,3.2 LAN Free,数据备份应用,缓冲池,0,(Class F),1,(Link Control),2,(class 2/3 data),3,4,5,6,7,ISL,ISL,虚拟通道,缓冲池,在每个,ISL,内部,ISL,内部干线合并,基于应用的远程异地容灾应用,3.1,远程异地容灾,Q&A,