存储基础知识1_介质和阵列
(存储技术基础)第一章存储技术概述
05
数据备份恢复策略与方法
数据备份重要性及分类方法
数据备份重要性
云存储挑战与未来发展
要点一
安全性挑战
云存储面临着数据泄露、篡改、损坏 等安全风险，需要加强身份认证、访 问控制、数据加密等安全防护措施。
要点二
可扩展性挑战
随着数据量不断增长，云存储需要不 断提高可扩展性，以满足用户不断增 长的数据存储需求。
要点三
未来发展
未来云存储将朝着更加智能化、自动 化、高效化的方向发展，引入人工智 能、机器学习等技术提高数据管理和 运维效率。同时，随着5G、物联网等 新技术的普及，云存储将在更多领域 得到应用和推广。
工作原理
磁盘阵列通过条带化（Striping）将数据分散到多个磁盘上，并行读写，提高数据 访问速度；同时通过镜像（Mirroring）或奇偶校验（Parity）等技术实现数据冗余， 提高数据可靠性。
常见磁盘阵列级别及其特点
01 RAID 0
02 RAID 1
03 RAID 5
04 RAID 6
05 RAID 10（RAI…
NAS和SAN网络存储比较
NAS（Network Attached Storage， 网络附加存储）：NAS是一种基于文 件协议的存储技术，通过标准的网络协 议（如TCP/IP）在局域网上提供文件 和数据共享服务。NAS设备通常被配 置为独立的文件服务器，客户端可以通 过网络访问NAS设备上的文件和数据。
计算机存储系统的名词解释
计算机存储系统的名词解释在现代计算机科技的发展进程中，计算机存储系统扮演着至关重要的角色。
计算机存储系统是指用来存储和读取数据的硬件和软件组成的系统。
为了更好地理解和利用计算机存储系统，以下将对其一些重要的名词进行解释和阐述。
一、RAM（随机访问存储器）RAM，全称为Random Access Memory，是计算机存储系统中常见的重要组成部分。
它是一种易失性存储器，用于暂时存储正在运行的程序和数据。
RAM可以迅速读写数据，使得计算机可以快速访问和处理信息。
它的容量越大，计算机的运行速度就越快。
二、ROM（只读存储器）ROM，全称为Read-Only Memory，是计算机存储系统中的一种非易失性存储器。
与RAM不同，ROM中的数据通常无法被修改或者删除，因此它用来存储计算机的固化程序和数据。
ROM中的信息在计算机启动时被读取，确保计算机能够正确地启动和运行。
三、硬盘驱动器硬盘驱动器是计算机存储系统中的另一个重要组成部分。
它是一种用于长期存储和读取数据的设备，通过磁盘片和读写磁头实现数据的存储和检索。
硬盘驱动器的容量通常较大，能够存储大量的文件和程序。
在计算机开机时，操作系统会从硬盘驱动器中加载作为启动源的程序和数据。
四、固态硬盘固态硬盘（SSD）是近年来计算机存储系统领域的重大创新之一。
与传统的机械硬盘不同，固态硬盘采用了闪存芯片作为存储介质。
固态硬盘的特点是读写速度快、抗震动、散热效果好等。
尤其在移动设备和高性能需求的计算机中，固态硬盘取代了传统硬盘，成为了首选的存储设备。
五、磁盘阵列磁盘阵列是由多个磁盘组成的存储系统。
通过将多个磁盘组合成一个逻辑单元，磁盘阵列能够提供更高的容量和更好的性能。
磁盘阵列可以通过在多个磁盘上同时读取和写入数据来加快访问速度，并且具备容错功能，即使其中一个磁盘损坏，仍然可以保证数据的安全性和可靠性。
六、缓存缓存是计算机存储系统中的一种高速存储介质，用于临时存储常用数据和指令。
存储基础知识应知应会 PPT
可以采用非常成熟的IP网络管理工具和基础建设 IP网络使用普遍，可为企业节省大笔建设、管理及人
➢iSCSI协议： （Internet Small Computer System Interface）互联网小型计算机系统接口，是一种在 TCP/IP上进行数据块传输的标准，可以理解为SCSI over IP。iSCSI可构成基于IP的SAN，为用户提供高 速、低价、长距离的存储解决方案。iSCSI将SCSI命令封装到TCP/IP数据包中，使I/O数据块可通过IP网 络传输，是未来的发展之路。
存储是企业数据的“家”
用户
应用服务器
数据库服务器
邮箱服务器
员工 数据产生
文件服务器 数据处理
在线存储
近线存储
依据数据的访问频率
数据管理
离线存储
存储发展历程：从附属于服务器，剥离成独立系统
硬盘在服务器内部
Server CPU
外部硬盘阵列（DAS)
CPU
Server RAM
智能硬盘阵列(DAS) CPU Server RAM
DAS（Direct Attached Storage） 时间：70年代 背景：用户最早因为数据量的增多而产生存储的
需求，从而产生最早最简单的存储架构直连附加 存储DAS 连接方式：FC,SCSI,SAS 访问方式：直连式存储与服务器主机之间的连接 通道通常采用SCSI连接 链路速率：20MB/s、40MB/s、80MB/s 提供快照、备份等功能
解决问题： • 有限硬盘槽位，容量小
• 单硬盘存放数据，可靠性差
存储 面试题
存储面试题一、存储面试题概述存储面试题是在求职过程中常见的环节之一，主要用于考察候选人在存储领域的知识和技能。
存储面试题通常包括存储基础知识、存储系统架构、数据管理与存储技术、存储性能优化等内容。
本文将围绕这几个方面展开论述。
二、存储基础知识1. 什么是存储?存储是指将数据保存在介质中，以便后续访问和使用。
存储可以分为磁盘存储、闪存存储、内存存储等。
2. 存储技术的分类有哪些?存储技术可以分为直接存储器存取（DMA）、多道程序设计、虚拟存储器、分布式存储等。
具体分类取决于存储的用途和应用场景。
3. RAID的原理是什么?RAID（冗余磁盘阵列）是一种用于数据存储的技术，通过将数据分散在多个硬盘上，提高数据的读写速度和可靠性。
常见的RAID级别有RAID 0、RAID 1、RAID 5等。
三、存储系统架构1. 存储系统架构的组成部分有哪些?存储系统架构由存储控制器、存储介质、存储网络等组成。
存储控制器负责管理存储的读写操作，存储介质用于保存数据，存储网络用于传输数据。
2. 存储系统架构有哪些类型?存储系统架构可以分为直连存储架构、网络存储架构和分布式存储架构。
直连存储架构指存储设备直接连接到计算机，网络存储架构指存储设备通过网络连接到计算机，分布式存储架构指存储设备分散在多个节点上，通过网络协同工作。
四、数据管理与存储技术1. 数据存储的三种方式是什么?数据存储可以通过文件系统、数据库系统和对象存储系统实现。
文件系统用于存储文件，数据库系统用于存储结构化数据，对象存储系统用于存储大规模非结构化数据。
2. 存储虚拟化的原理是什么?存储虚拟化是一种将物理存储资源抽象为逻辑存储资源的技术，可以提供更加灵活和高效的存储管理方式。
存储虚拟化可以通过虚拟卷、虚拟化存储池等来实现。
3. 数据压缩和数据去重的区别是什么?数据压缩是指通过算法减少数据的存储空间，以节省存储资源。
数据去重是指通过判断数据的重复性，删除重复的数据，以减少存储空间的占用。
存储基础知识培训
Hot spare 盘
NAS、SAN和DAS
直连存储〔DAS〕
直连存储〔DAS〕
DAS直连存储应用场景 1) 适宜小型机构，对存储系统要求较低，无需复杂存储网 络中小企业
2)效劳器在地理分布上很分散，通过SAN或NAS在它们之间进 展互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子);
3)许多数据库应用和应用效劳器在内的应用，需要直接连接 到存储器上，一些邮件效劳也包括在内
NAS 网络附加存储
NAS 网络附加存储
NAS本身可以支持多种协议〔如NFS、CIFS、等〕，而且可以支持各种操作系统。 NAS是真正即插即用的产品，并且物理位置灵敏，可放置在工作组内，也可放在混合 环境中，如混合了Unix/Windows局域网的环境中，而无需对网络环境进展任何的修改。 NAS产品直接通过网络接口连接到网络上，只需简单地配置一下IP地址，就可以被网络 上的用户所共享
直连存储〔DAS〕
DAS 存储架构问题与缺乏
1. 占用效劳硬件资源 2. 直连式存储依赖效劳器主机操作系统进展数据的IO读写和存储维护管理。数据
备份和恢复要求占用效劳器主机资源〔包括CPU、系统IO等〕，对效劳器硬件 的依赖性。 2.可扩展性极差 无论直连式存储还是效劳器主机的扩展，从一台效劳器扩展为多台效劳器组成的 群集(Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机。存储扩展只 能由原厂商提供，往往受设备厂商限制
3. 管理困难 由于直连存储与主机连接分散，无法通过存储管理软件集中管理，给存储运维 管理增加维护难度
NAS 网络附加存储
NAS 网络附加存储
存储设备通过标准的网络拓扑构造(例如以太 网)，连接到一群计算机上。
NAS被定义为一种特殊的专用数据存储效 劳器，包括存储器件〔一个或多个硬盘驱动 器的网络设备，这些硬盘驱动器通常安排为 逻辑的、冗余的存储容器或者RAID阵列〕 和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功 能。
1.存储基础知识(一)：_主要技术DAS、SAN、NAS
一、直接附加存储（DAS）DAS（Direct Attached Storage—直接附加存储）是指将存储设备通过SCSI线缆或光纤通道直接连接到服务器上。
一个SCSI环路或称为SCSI通道可以挂载最多16台设备，FC可以在仲裁环的方式下支持126个设备。
DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越，但是缺点依然有很多：1、扩展性差，服务器与存储设备直接连接的方式导致出现新的应用需求时，只能为新增的服务器单独配置存储设备，造成重复投资。
2、资源利用率低，DAS方式的存储长期来看存储空间无法充分利用，存在浪费。
不同的应用服务器面对的存储数据量是不一致的，同时业务发展的状况也决定这存储数据量的变化。
因此，出现了部分应用对应的存储空间不够用，另一些却有大量的存储空间闲置。
3、可管理性差，DAS方式数据依然是分散的，不同的应用各有一套存储设备。
管理分散，无法集中。
4、异构化严重，DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，导致维护成本据高不下。
博客温国：DAS，直接连接服务器，每台服务器连接一个存储设备，浪费资源，管理分散，异构化严重。
二、存储区域网络（SAN）SAN（Storage Aera Network ）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。
当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。
SAN 的发展历程较短，从90年代后期兴起，由于当时以太网的带宽有限，而FC协议在当时就可以支持1Gb的带宽，因此早期的SAN存储系统多数由FC存储设备构成，导致很多用户误以为SAN就是光纤通道设备，其实SAN代表的是一种专用于存储的网络架构，与协议和设备类型无关，随着千兆以太网的普及和万兆以太网的实现，人们对于SAN的理解将更为全面。
SAN的组成：SAN由服务器、后端存储系统、SAN连接设备。
存储基础知识(RAID及磁盘技术)..
• RAID可以多个硬盘按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，便通过
LUN（Logic Unit Number）来标识。一个逻辑卷对于主机来说 就是一块硬盘（物理卷）
逻辑卷
LUN1
逻辑卷
LUN2
LUN3
物理卷
物理卷
RAID10
RAID5
多个物理卷上创建1个逻辑卷
多个物理卷上创建2个逻辑卷
特点：较高的数据冗余性能；超强的数据保护能力，可以应付多颗盘同 时出错； 优点：允许在同一组内并发进行多个写操作 缺点：计算校验地址占用较多的处理时间；较低的写入速率。
RAID6 P+Q
•
RAID6 P+Q会根据公式计算出P和Q的值，当有 两个数据同时丢失时，仍可以计算出原数据
磁盘1 条带1 条带2 数据1a 数据2d
I/O 2
I/O 2 (Disk 2)
• CPU运算速度飞速 提高，数据读写速 度不应该成为计算 机系统处理的瓶颈
节省时间
Total request execution time
速度 @ N x 单块硬盘的速度
RAID基本概念 ——条带
大数据块写入RAID时会被分成多个数据块并行写入多块硬盘， 这些大小一致的数据块就称为条带。同时数据读取时会并行从 多块硬盘读取条带数据，最后完整输出。 条带无疑会大幅度提升整体读写效率。
磁盘2 数据1b 数据2e
磁盘3 数据1c P2
磁盘4 P1 Q2
磁盘5 Q1 数据2f
条带3
条带4 条带5
数据3g
P4 Q5
P3
Q4 数据5m
Q3
数据4j 数据5n
数据3h
存储基础知识培训ppt课件
物理卷（RAID）
RAID、LUN的形成过程
物理磁盘
LUN
物理卷（RAID）
பைடு நூலகம்
分割
卷（Volume）
在LUN映射给主机的“物理硬盘”，对于主机系统来说就是一个“卷”，没有格式化的卷我们称为裸设备（裸卷），卷上创建一个或多个分区（如C盘，D盘等等），通过格式化以后创建文件系统（FAT32、NTFS、ext2/3/4等）VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。
控制器
磁盘柜
磁盘电缆
磁盘阵列是把多个磁盘组成阵列（Array） ，以单一磁盘使用。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAID level，不同的level 针对不同的系统及应用，以解决数据存储的安全、性能和容量的问题。阵列控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元，配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的缓存（cache）。控制器上的CPU和cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。阵列上的cache则作为I/O缓冲池，大大提高磁盘阵列的读写响应速度，显著改善磁盘阵列的性能。传统磁盘阵列大多采用双控制器设计，从而充分体现了磁盘阵列的高可用特性。双控制器可配置成active-active或active-standby的工作模式，并且支持热插拔功能，能够实现简单的无单点故障，为用户提供的7*24不间断业务。 在配置了CPU和cache的磁盘阵列中，部分高端产品还可以运行基于磁盘阵列的存储软件，提供比较全面的基于磁盘阵列的解决方案。
常见磁盘阵列
光纤通道（FC）
HBA卡
WWN（World Wide Name）
SAN交换设备—交换机
FC交换机，内部为Fabric拓扑，每端口独占带宽，理论上可以连接1600万个设备
存储基础知识培训
SAN环境多路径软件 SAN环境多路径软件
• • • • • • • • •
VERITAS Dynamic Multi-Path (DMP) IBM SubSytem Device(SDD) Compaq Secure Path EMC PowerPath HDS Dynamic Link Manger HP Auto Path Virtual Array for xp Xiotech REDI Path JNI Zentai HBA Qlogic Qldirect
容灾
高性能
高性能存储
国外存储厂商一览
存储交换设备
Vixel Inrange Nishan Cisco McData Brocade SUN HBA TAPE 厂商 HP EMC HDS SANRAD StoneFly FibreStream DotHill FalconStor DataCore IBM STK ADIC NetApp PROCOM Fujiton LSI Dell DotHill EDI
M
F l
RAID-1
M
F l
y
RAID-0
i e
MyFile
RAID-1
y
i e
RAID Level 30 :Striping of Two RAID 3 Arrays
M l
RAID 3
y e
P P
RAID 0
F
RAID 3
i
P
RAID Level 50: Striping of Two RAID 5 Arrays
存储的技术
RAID
Fibre Channel SCSI ATA
RAID与JBOD是什么 RAID与JBOD是什么？ 是什么？
数据存储基础知识
数据存储基础知识
数据存储基础知识包括以下几个方面：
1.数据存储介质：数据可以存储在不同介质上，如硬盘、固态硬盘、
光盘、U盘、磁带等。
2. 存储单元：数据存储的最小单位是字节（byte），一个字节等于
8个二进制位（bit），例如一个英文字母占用1个字节，一个汉字占用2
个字节。
3.存储结构：数据可以以不同的方式进行存储，如顺序存储、哈希存
储和树形存储等。
4.存储容量：存储介质可以容纳的数据量称为存储容量，硬盘、固态
硬盘等的存储容量可以通过不同容量的存储介质进行扩展。
5.数据备份：为了避免数据的丢失，需要进行数据备份，数据备份可
以在不同介质上进行，如将数据备份到云端存储或外部硬盘上。
6.数据存储管理：数据存储管理包括数据存储空间的分配、访问控制、数据压缩、数据加密等方面，以保证数据的安全、高效访问及节约存储空
间等。
存储基础知识考题
存储基础知识考题
存储基础知识考试题，可以帮助您了解和检验自己的存储基础知识。
以下是一些常见的存储基础知识考题：
1. 什么是存储？存储的目的是什么？
答：存储是指将数据保存在某种介质上，以便在需要时可以随时访问、读取和修改这些数据。
存储的目的是为了保护、保存和备份数据，以便在需要时可以快速、准确地访问、读取和恢复这些数据。
2. 常见的存储介质有哪些？
答：常见的存储介质包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘、磁带等。
3. 什么是RAID？RAID的目的是什么？
答：RAID（Redundant Array of Independent Disks）是一种将多个独立硬盘组合成一个逻辑卷的技术，以提高数据可靠性和性能。
通过将数据分散存储在多个硬盘上，RAID可以提供数据冗余和容错能力，同时也可以提高数据读取速度。
4. 什么是文件系统？文件系统的作用是什么？
答：文件系统是一种组织和管理文件和文件夹的机制，它使用户能够方便地创建、删除、修改和查找文件和文件夹。
文件系统的作用是提供对文件和文件夹的存储和管理，并确保数据的一致性和完整性。
5. 什么是备份？备份的目的是什么？
答：备份是指将数据复制到其他介质或位置，以便在原始数据丢失或损坏时可以恢复这些数据。
备份的目的是为了保护数据安全，防止数据丢失或损坏，同时也可以提高系统的可用性和可靠性。
6. 什么是快照？快照的作用是什么？
答：快照是一种将数据在某个时间点的状态保存下来的技术，以便在原始数据发生更改之前可以保留原始数据的副本。
快照的作用是提供对数据的快速备份和恢复，同时也可以提高系统的可靠性和可用性。
存储基础常识培训
业务连续性
数据备份能够帮助企业维 持正常的业务运营，在系 统故障或灾难发生时快速 恢复业务。
合规要求
根据相关法规和标准，企 业需要制定数据备份和恢 复计划，以满足合规要求。
数据备份的方法
完全备份
将所有数据文件进行备 份，包括数据库、文件
和日志等。
增量备份
差异备份
镜像备份
只备份自上次备份以来 发生变化的文件。
传输加密
确保在传输过程中对数据进行加 密，防止数据在传输过程中被窃
取或篡改。
密钥管理
建立密钥管理系统，对加密密钥 进行安全存储和分发，避免密钥
泄露导致数据安全风险。
06
存储发展趋势
存储技术的创新发展
闪存技术
随着闪存技术的不断进步，固态硬盘（SSD）的读写速度和耐用 性得到了显著提升，成为主流存储设备之一。
接口技术
新一代接口技术如PCIe 4.0、雷电3等的普及， 将进一步提高存储设备的传输速度和带宽。
3
存储形态
随着SSD技术的发展，存储设备形态逐渐小型化、 轻量化，满足不同应用场景的需求。
云存储的未来展望
云服务普及
随着云计算的普及，云存储将成为主流的存储方 式之一，提供灵活、可扩展的存储服务。
数据安全保障
实施多因素身份验证，如密码、 动态令牌等，确保只有授权用户
能够访问存储设备。
权限管理
根据用户角色和职责，分配适当的 访问权限，避免权限过度分配和数 据泄露风险。
审计跟踪
对存储设备的访问进行记录和跟踪， 以便及时发现异常行为和潜在的安 全威胁。
数据加密保护
数据加密存储
采用强加密算法对存储数据进行 加密，确保即使数据被盗或丢失， 也无法被非授权人员轻易解密。
存储系统概述
分块：将一个分区提成多个大小相等旳、地址相邻旳块，这些块称为分块。 它是构成条带旳元素。 条带（Striping）：同一磁盘阵列中旳多个磁盘驱动器上旳相同位置构成条带， 提升同时读写性能
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上旳数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上旳数 据分块
驱动器3
读取数据块D2，D3… 读取数据块D1 读取数据块D0
D0,D1,D2,D3,D4,D5
驱动器1 D4 D2 D0
驱动器2 D5 D3 D1
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID 0数据丢失
阵列中某一种驱动器发生故障，将造成其中旳数据丢失。
驱动器1 D6 D3 D0
驱动器2 D7 D4 D1
磁盘失效 数据恢复
驱动器3 D5 D3 P0
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID组合---RAID 10
• RAID 10是将镜像和条带进行组合旳RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做 RAID 0。RAID 10也是一种应用比较广泛旳RAID级别。
读取数据
D0,D1,D2,D3,D4,D5
SAS
FC
接口类型
并行
串行
并行
串行
串行
主流接口速 100MB/S
率
133MB/S
300MB/S 600MB/S
320MB/S
3GB/S 6GB/S
2GB/S、4GB/S 、8GB/S
容量
1T/2T/3T 4T/6T
转速
5900 rpm 7200 rpm
最大连接设
2
1 or 15 with
存储服务器基础知识
存储服务器基础知识概述：存储服务器是一种用于存储和管理数据的设备，它提供了高容量、高可靠性和高性能的数据存储能力。
本文将介绍存储服务器的基础知识，包括其工作原理、存储技术、常见的存储协议等。
一、存储服务器的工作原理存储服务器通过硬盘阵列、存储控制器和网络连接等组件实现数据的存取和管理。
其工作原理如下：1. 硬盘阵列（RAID）：存储服务器通常采用RAID技术，将多个硬盘组合成一个逻辑磁盘组，在数据存储和读取时提供冗余和性能优化。
2. 存储控制器：存储控制器是存储服务器的核心组件，负责管理硬盘阵列、处理数据读写请求，并提供高可靠性和高性能的存储服务。
3. 网络连接：存储服务器通过网络连接与客户端或其他存储设备通信，支持各种存储协议。
二、存储技术存储服务器采用多种存储技术，以满足不同的存储需求。
以下是几种常见的存储技术：1. 磁盘存储：存储服务器使用硬盘作为主要的存储介质，提供高容量、高性能、可靠性。
硬盘可以分为机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种类型，HDD适用于大容量存储，而SSD适用于高性能存储。
2. 网络存储：存储服务器通过网络连接提供存储服务，包括网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN）两种模式。
NAS通过文件共享协议（如NFS和SMB）提供文件级别的存储服务，而SAN基于块级别的存储协议（如FC和iSCSI）提供更高性能的存储服务。
3. 对象存储：对象存储是一种新型的存储技术，将数据作为对象进行管理，适应了大规模、分布式存储的需求。
对象存储通过访问对象的唯一标识符进行数据的读写操作，具有高扩展性、可靠性和低成本的特点。
三、存储协议存储服务器支持多种存储协议，用于与客户端或其他存储设备进行通信。
以下是几种常见的存储协议：1. NFS（网络文件系统）：NFS是一种文件级别的存储协议，用于在网络上共享文件。
它提供了简单的访问控制和文件锁定机制，适用于共享文件的存储场景。
2. SMB（服务器消息块）：SMB也是一种文件级别的存储协议，常用于Windows操作系统。
存储基础知识培训
13
存储阵列系统组成
存储阵列是把多个硬盘组成一个阵列，当作单一硬盘使用，它将数据以分段（striping）的方式储存在不同硬盘中，存 取数据时，阵列中的相关磁盘一起工作，大幅减低数据存取时间，同时有更佳的空间利用率。可以理解为存储阵列系统 由存储硬件、存储软件和解决方案三部分来组成。
10
衡量硬盘性能的关键指标
主轴转速
• 15K rpm • 10K rpm • 7.2K rpm
吞吐带宽
• Throughput • XXX MB/s
IOPS
• 每秒钟的读写次 数
延时
• SAS 存储衡量 值20ms
• SSD 在1ms以 内
PS： 1、IOPS:以每秒处理的I/O请求数量为单位，I/O请求通常为读或写数据操作请求； 2、大文件持续传输型的应用需要的是充分的带宽性能，而小文件随机读写的应用则要求足够的I/O能力；
11
硬盘接口类型
硬盘接口是硬盘与主机系统间的连接部件，作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。不同的硬盘接口决定 着硬盘与计算机之间的连接速度，接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。
主流转速（RPM） 串行/并行
主流容量（TB） MTBF(h）
SATA
7,200 串行 1T/2T/3T 1,200,000
SAS专为满足高性能企业需求而设计，并且兼容 SATA硬盘。能够提供3.0Gbit/s的传输率，规划
到12.0Gbit/s
储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存 储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。 固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方 法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和
尺寸上也完全与普通硬盘一致。
存储服务器基础知识
存储服务器基础知识
存储服务器是指专门用于存储数据的服务器，是现代信息化建设不可缺少的基础设施之一。
存储服务器的基础知识包括以下几个方面： 1. 存储介质：存储服务器采用的存储介质包括硬盘、固态硬盘、磁带等。
硬盘是存储服务器最常用的存储介质，它有较高的容量和较低的成本，但对于高性能和高稳定性的需求不够满足。
2. 存储结构：存储服务器通常采用的存储结构包括直接附加存
储（DAS）、网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN）等。
DAS是将存储设备直接连接到服务器上的存储结构，NAS是通过网络连接到服务器的存储结构，SAN是将存储设备连接到专门的存储网络上的存储结构。
3. 存储协议：存储服务器的存储协议包括网络文件系统（NFS）、块存储协议（iSCSI）等。
NFS是一种基于网络的文件系统，支持多
种操作系统，适用于文件共享等场景；iSCSI是一种基于TCP/IP协
议的块存储协议，适用于存储虚拟化、数据库等场景。
4. 存储管理：存储服务器的存储管理包括存储容量管理、存储
性能管理、存储安全管理等。
存储容量管理主要是对存储容量的分配和监控，存储性能管理主要是对存储性能的优化和监控，存储安全管理主要是对存储数据的安全性进行保护。
以上是存储服务器的基础知识，了解这些知识可以帮助我们更好地理解和使用存储服务器。
- 1 -。
磁盘阵列系统
1
目录
一、磁盘阵列基础知识
二、RAID基础知识 三、DAS、SAN、NAS等存储方式介绍
2
磁盘阵列基础
第一部分 磁盘阵列基础知识
3
磁盘阵列的定义
定义：
磁盘阵列将多个磁盘组成一个阵列，并视为单一的虚拟磁盘， 此虚拟磁盘被操作系统当做是一个硬盘。
4
磁盘阵列的优点
• • • • •
12
RAID 0+1
RAID 0+1：RAID0与RAID1的结合体。这种配置方式综合了带区集和镜像 的优势，所以被称为RAID 0+1。 • 把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在多个盘上外，每个盘都 有其物理镜像盘，提供全冗余能力，允许一个以下磁盘故障，而不影 响数据可用性，并具有快速读/写能力。RAID0+1要在磁盘镜像中建立 带区集至少4个硬盘。
• Enclosure Spare 机框热备：针对盘柜，只会作用于该磁盘所在盘柜， 当该磁盘所在盘柜中RIAD组故障才进行恢复
21
RAID的实现方式
实现RAID的方式：软件方式、硬件方式（RAID卡，包含CPU芯片、ROM、 内存及相应接口）
软件方式 • RAID需要在操作系统 中运行，系统盘不在 RAID中 • 占用过多的系统资源
硬件方式
• RAID卡可以实现多个磁盘同时 传输，并在逻辑上将这些磁盘 划成一体磁盘，读写速度上大 大提高。 • RAID卡在芯片上实现RAID算法， 提供磁盘的容错功能
22
RAID卡
• RAID卡：通过主板上的SCSI控制器来管理硬盘，RAID卡不集成SCSI控 制器为零通道卡。集成了SCSI控制器的，根据SCSI控制器的通道数， 分单通道卡，双通道卡。 • HBA卡Host Bus Adaptor： 主机总线适配卡，是服务器内部I/O通道与 存储系统I/O通道之间的物理连接接口。功能类似网卡，是计算机内部 总线与存储系统的桥梁。 • 常用协议：IDE、SCSI、光纤通道。选择类型是由磁盘所支持的协议决 定的。
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250
—— 支持 不支持
1000
0.73% 支持 支持*
300
—— 支持 支持
450
0.55% 支持 支持
450
0.55% 支持 支持
* SATA Ⅱ接口硬盘支持NCQ，SATA Ⅰ不支持
企业级Nearline与Online硬盘区别
Nearline Storage 7,200 rpm SATA 成本 容量 负载 可靠性 扩展性 性能 耗电 Online Storage 15,000 rpm SAS/FC
SATA串行ATA：(Serial Advanced Technology Attachment ) SATA采用串行方式进行数据传输，接口 速率比IDE接口高 SATA硬盘采用点对点连接方式，支持热 插拔，即插即用 SATA II有以下五个主要特性：
更高的端口传输率（300MB/s） 本机命令队列（NCQ） 组件管理（Enclosure Management ），比如风 扇控制，温度控制，新硬盘指示，坏硬盘指示， 硬盘状态指示等 端口复用（Port Multiplier ），允许多个硬盘连 接到同一端口 可向上兼容SAS技术
存储基础知识
存储基础讨论哪些问题？
VSS RAID NAS 体系结构 DAS 快照 重复删除
FC
IP
SCSI
Host Platforms 通道技术
性能 Performance 容量 capacity 介质技术
复制
虚拟化
云存储
ILM 备份 容灾 WORM
SAN
存储协议 Media Management
外部边缘 外部中间 中心 内部中间 内部边缘 慢 快 慢 访问速度
磁道平面图
硬盘的基本参数
容量
常用指标
硬盘的容量MB或GB为单位。容量指标还包括硬盘的单碟容量单，是指包括正反两面在内 的单个盘片的总容量 。单碟容量越大，单位成本越低，平均访问时间也越短。
转速
转速(Rotational speed)是指盘片每分钟转动的圈数RPM（Round Per Minute) 。
硬盘存储结构
磁头Head
磁头是硬盘中最昂贵、最重要的部件。MR磁头（Magnetoresistive heads），即磁阻磁头，采用的 是分离式的磁头结构：写入磁头仍采用传统的磁感应磁头（MR磁头不能进行写操作），读取磁头 则采用新型的MR磁头，即所谓的感应写、磁阻读。这样，在设计时就可以针对两者的不同特性分 别进行优化，以得到最好的读/写性能。
平均访问时间
平均访问时间(Average Access Time)是指磁头从起始位臵到达目标磁道位臵，并且从目标 磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。平均访问时间体现了硬盘的读写速度，它包括 平均寻道时间+平均等待时间。平均寻道时间(Average Seek Time)是指硬盘的磁头移动到 盘面指定磁道所需的时间，一般8ms以内。平均等待时间是指磁头已处于要访问的磁道， 等待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需的时间的 一半，一般应在4ms以下。
500-600K hrs
1m $.01 - $.02 5.4 or 7.2K RPM
1.2M hrs
10m $.05 - $.08 (Est) 10-15k RPM
Buffer
8MB
64MB
各类硬盘对比
ATA 转速（RPM） 缓存（MB） 串行/并行 容量（GB） 年失效率 AFR TCQ NCQ 7,200 8/16 并行 SATA 7,200 8/16/32 串行 SCSI 15,000 8/16 并行 SAS 15,000 8/16 串行 FC 15,000 8/16 串行
SAS/SATA 接口兼容性
Port B
SAS Keyway
SATA
SATA
Pluggable
SAS
☻
SATA/SAS 快速比较
Criteria Data Rates
SATA 150-300MB/Sec
SAS 300-600MB/Sec
MTBF
Cable Length Cost/MB Rotational Speed
保留了SCSI技术良好的可测性和可靠性 点对点串行连接方式 提供更高的带宽:单接口3Gb/6Gb/12Gb 相对于SCSI更优异的信号和数据完整性 灵活性 —兼容SAS和SATA 可扩展性 —寻址范围宽，通过扩展器可 以支持更多设备 可靠性和可用性 — 全双工接口支持冗余 路径 更长的电缆连接，更小尺寸，更容易的 连接方式，更多选择
缓存
硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。
硬盘类型及接口
硬盘类型
ATA/IDE SCSI FC SATA SAS
接口视图
SC
LC
ATA/IDE接口硬盘
ATA( Advanced Technology Attachment ) 高级技术附加 ATA硬盘是传统的桌面级硬盘，主要应用于 个人PC机，也经常称为 IDE( Integrated Drive Electronic )硬盘 ATA接口为并行ATA技术，正在被串行ATA （SATA）所替代
磁头 Head
硬磁盘驱动器的磁头是浮动磁头，工作过程中 磁头与盘面不接触，两者之间有一个很小的间 隙。当磁盘高速旋转时，由于空气的粘滞性， 附着在盘面上的空气在磁头和盘面之间形成了 一层空气垫，托住磁头。
主轴Spindle和主轴电机 Motor
硬盘驱动器由主轴带动盘片旋转，其转速很高， 目前一般为5400r/min、7200r/min。高速硬盘一 般是15000r/min，用于服务器和高速磁盘阵列。 主轴电机一般为无刷直流电机，采用流体动压 轴承以达到极小的径向偏摆，从而保证极小的 磁道偏摆，利于磁头对磁道的跟踪。
扇区Sector
每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段是磁盘的扇 区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘读取和 写入数据时，要以扇区为单位。
柱面Cylinder
硬盘由重叠多盘片构成，每个盘面都被划分为数目相 等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号 的磁道形成一个圆柱，称为磁盘的柱面。柱面数磁道 数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此， 盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS,即Cylinder （柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知 道了硬盘的CHS，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量= 柱面数×磁头数×扇区数×512Byte。
NDMP SCSI DAFS
SNIA（存储网络行业协会）存储模型
第一部分：存储介质 第二部分：阵列技术
存储介质
存储介质
硬盘技术 磁带技术
硬盘主要物理结构
盘片
马达(motor) 磁头
底座（Base）
PCB及RV传感器
硬盘接口
硬盘主要物理结构
盘片 Platter
磁盘驱动器的主要组件之一是盘片，其盘片构 成材料是铝合金或者是玻璃，表面覆盖着磁记 录层。 硬磁盘盘片直径小型化的同时，面密度也在不 断提高。目前硬盘的面密度已经超过每平方英 寸100GB。
40-pin 主/从盘 连接器 Power 跳线 连接器
SCSI接口硬盘
SCSI (Small Computer System Interface )小型 计算机系统接口 SCSI硬盘并发处理性能优异，常应用于企业级 存储领域 SCSI硬盘采用并行接口，接口速率发展到 320MB/s，已经达到极限，正在被SAS （ Serial Attached SCSI ）硬盘所替代
More capacity per disk More sectors per track towards edge Since disk spins at constant speed, outer tracks have faster data rate
Bandwidth outer track 1.7x inner track!
SATAⅡ技术可对24×7企业在线和近线 存储应用提供超大容量和高可靠性的支持
SAS接口硬盘介绍
SAS串行连接SCSI (Serial Attached SCSI) SAS是一种点对点、全双工、双端 口的接口 SAS专为满足高性能企业需求而设 计，并且兼容SATA硬盘，为企业用 户带来前所未有的灵活性
80-pin 公接头
FC接口硬盘
采用FC-AL( Fiber Channel Arbitrated Loop，光纤通道仲裁环) 接口模式 FC-AL是一种双端口的串行存储接口 FC-AL支持全双工工作方式 FC-AL提供一种单环拓扑结构，一个控制器 能访问126个硬盘
SATA接口硬盘
磁道Track
当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位臵上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆 形轨迹就叫做磁道。是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息是沿着磁道存放的。 相邻磁道之间并不是紧挨着，因为磁化单元相隔太近时磁性会相互产生影响，硬盘上的磁道密度很 大，通常一面有成千上万个磁道。
A hard drive platter being accessed by an actuator arm.
硬盘的读写工作
磁盘驱动器在存取工作过程中，首先要把磁头移动到目标磁道，这个 过程称为寻道。到达目标磁道后，还要通过伺服跟踪系统使磁头动态 保持在目标磁道的中心，这个过程叫磁道跟踪。 在寻道过程中，首先执行寻道命令，把磁头当前所处磁道距目标磁道 的距离计算出来，装入差值计数器中，然后根据差值的正、负和大小 来驱动磁头运动。为了提高寻道速度，一般把控制分成两个阶段来进 行。第一阶段是“粗控”阶段，作用是速度控制。当目标磁道和当前 磁道之差大于零时，采用速度控制，目的在于尽快找到目标磁道。当 找到了目标磁道后，才进入“精控”阶段。“精控”阶段的作用是位 臵控制，保证磁头牢牢盯住目标磁道，所以又称跟踪控制方式。 当访问某一个扇区时，磁头须从当前所处的磁道运动到指定的目标磁 道，再等待被访问的扇区旋转到磁头下。所有盘面上的磁头装在同一 个小车上作同步运动，即每一瞬间各盘面上的磁头均处于各自同一序 号的磁道上，这些序号相同的磁道组成了一个柱面，与磁道编号一样， 零磁道所在的柱面为零柱面，1号磁道所在的柱面为1号柱面，依次类 推。 访问时，先要选择柱面，其次要选择磁头（也就是选择盘面）和扇区。 所以，寻址用的地址信息应该有柱面号、磁头号和扇区号。