存储基本原理ppt
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服务器存储培训ppt课件(2024)
服务器存储培训 ppt课件
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目录
• 服务器存储概述 • 服务器存储硬件基础 • 服务器存储软件配置与管理 • 网络附加存储(NAS)技术应用 • 存储区域网络(SAN)技术应用 • 服务器虚拟化与容器化技术应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
CATALOGUE
服务器存储概述
服务器存储定义与分类
存储区域网络(SAN)技术应用
SAN架构原理及优势分析
架构原理
通过专用高速网络将多个存储设备连接起来,形成一个存储区域网络 ,提供高可用性、高性能、可扩展的存储服务。
高性能
SAN采用高速光纤通道技术,提供极高的数据传输速率和低延迟,满 足高性能应用需求。
高可用性
SAN具备冗余设计和故障切换功能,确保数据的可靠性和业务的连续 性。
降低成本
虚拟化技术可以减少物理服务器的数量,从而降 低硬件成本、维护成本和管理成本。
提高资源利用率
通过虚拟化技术,可以将物理服务器的资源利用 率提高到80%以上,避免资源浪费。
提高业务连续性
虚拟化技术可以实现快速部署、备份和恢复,提 高业务连续性和数据安全性。
容器化技术原理及优势分析
01
容器化技术原理
优化文件系统性能
通过调整文件系统参数(如块大小、inode数量等),以及使用RAID、SSD等硬件技术, 提高文件系统的I/O性能和数据可靠性。
定期监控和维护文件系统
定期检查文件系统的状态和使用情况,及时处理出现的问题,如修复损坏的文件系统、清 理无用文件等。
数据备份恢复策略制定和实施
制定备份策略
硬盘驱动器类型与性能参数
接口类型
硬盘与主板连接的接口,如SATA、SAS等,影响数据传输速 度。
contents
目录
• 服务器存储概述 • 服务器存储硬件基础 • 服务器存储软件配置与管理 • 网络附加存储(NAS)技术应用 • 存储区域网络(SAN)技术应用 • 服务器虚拟化与容器化技术应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
CATALOGUE
服务器存储概述
服务器存储定义与分类
存储区域网络(SAN)技术应用
SAN架构原理及优势分析
架构原理
通过专用高速网络将多个存储设备连接起来,形成一个存储区域网络 ,提供高可用性、高性能、可扩展的存储服务。
高性能
SAN采用高速光纤通道技术,提供极高的数据传输速率和低延迟,满 足高性能应用需求。
高可用性
SAN具备冗余设计和故障切换功能,确保数据的可靠性和业务的连续 性。
降低成本
虚拟化技术可以减少物理服务器的数量,从而降 低硬件成本、维护成本和管理成本。
提高资源利用率
通过虚拟化技术,可以将物理服务器的资源利用 率提高到80%以上,避免资源浪费。
提高业务连续性
虚拟化技术可以实现快速部署、备份和恢复,提 高业务连续性和数据安全性。
容器化技术原理及优势分析
01
容器化技术原理
优化文件系统性能
通过调整文件系统参数(如块大小、inode数量等),以及使用RAID、SSD等硬件技术, 提高文件系统的I/O性能和数据可靠性。
定期监控和维护文件系统
定期检查文件系统的状态和使用情况,及时处理出现的问题,如修复损坏的文件系统、清 理无用文件等。
数据备份恢复策略制定和实施
制定备份策略
硬盘驱动器类型与性能参数
接口类型
硬盘与主板连接的接口,如SATA、SAS等,影响数据传输速 度。
cache存储器.ppt
主存地址长度=(s+w)位 寻址单元数=2s+w个字或字节 块大小=行大小=2w个字或字节 主存的块数=2s 每组的行数=k 每组的v=2d cache的行数=kv 标记大小=(s-d)位
3、替换策略
• cache工作原理要求它尽量保存最新数据,必然要产生替换。
• 对直接映射的cache来说,只要把此特定位置上的原主存块换 出cache即可。
e=1/(r+(1-r)h)=1/(5+(1-5)×0.95)=83.3%
ta=tc/e=50ns/0.833=60ns
2、主存与cache的地址映射
无论选择那种映射方式,都要把主存和cache 划分为同样大小的“块”。
选择哪种映射方式,要考虑: •硬件是否容易实现 •地址变换的速度是否快 •主存空间的利用率是否高 •主存装入一块时,发生冲突的概率 以下我们介绍三种映射方法:
h=Nc/(Nc+Nm)
(3.4)
若tc表示命中时的cache访问时间,tm表示未命中时的主存
访问时间,1-h表示未命中率,则cache/主存系统的平均访问时
间ta为: ta=htc+(1-h)tm
(3.5)
设r=tm/tc表示主存慢于cache的倍率,e表示访问效率,则有:
为提高访问效率,命中率h越接近1越好,r值以5—10为宜, 不宜太大。命中率h与程序的行为、cache的容量、组织方式、 块的大小有关。
2.Cache的设计依据:CPU这次访问过的数据,下次有很大的可 能也是访问附近的数据。
3.CPU与Cache之间的数据传送是以字为单位
4.主存与Cache之间的数据传送是以块为单位
5.CPU读主存时,便把地址同时送给Cache和主存,Cache控 制逻辑依据地址判断此字是否在Cache中,若在此字立即传送 给CPU ,否则,则用主存读周期把此字从主存读出送到CPU ,与此同时,把含有这个字的整个数据块从主存读出送到 cache中。
存储器原理介绍40页PPT
EБайду номын сангаасD
16、业余生活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
存储器原理介绍
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ;权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊,可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
计算机的基本工作原理ppt课件
二进制与计算机
实际上,计算机仅仅是一台机器,只认识“0”和“1”这两
个数字的机器,所以在机器内部,所有的信息的表示、存 储、处理、输出均采用二进制的形式。
输入计算机的所有信息,都必须先转化成二进制 编码,才能被计算机识别。
二进制与计算机
利用二进制代码,在黑 点部分用“1”表示,在白 点部分用“0”表示,通过 这种方式可以将一幅图画转 化为计算机能够识别的二进 制代码。
存放1、一在个计汉算字机的中空打间开要“附2字件节”(中B的)“记事本”。
2、输入“computer”一词,保存成一个“txt” 格式的文件,查看文件的大小是多少字节。
1 K3B、(输千入字“节信)息=技1术02”4四B个(汉字字节并)保存成一个
“txt”格式的文件,观察文件的大小是多少字节。
1 MB(兆字节)= 1024 KB(千字节)
4、由此推断一个英文字母需要多少二进制代
1码表GB示(?千一兆个字汉节字)需=要多10少24二M进B(制代兆码字表节示)?
1 TB(太字节)= 1024 GB (千兆字节)
运算器
进行算数运算和逻辑运算的部件。 可执行四则运算比较,判断等操作。
控制器
负责指挥、控制计算机工作的部件称为控制器。 是计算机的神经中枢。
2、一个完整的计算机包括___硬__件_和_软__件____两部分。 3、计算机的硬件存由储__器_____运_、算_器_____控__制、器________、
__输__入__设__备__和_输__出__设__备___等五部分构成。 4、中央处理器的英文缩写CP是U________,它包括计算机
计算机采用二进制的原因:
1.二进制数容易表示。
2.二进制数的运算法则简单。
课外阅读相变存储器PPT课件
TEM样品结构示意图
铜网上蒸发碳膜作为支持膜,然后沉积40 nm厚的 Ge2Sb2Te5薄膜
(1)沉积态薄膜 并不是完全非晶
(2)退火温度250℃ 较大的晶粒(>50 nm)已经形成
(3)退火温度250℃ 晶粒(100 nm-200) •13 已经形成
空洞产生的推论和揣测: 1.结晶过程中形成更为致 密的结构,局部体积收缩 形成空洞 2.高温导致的Ge2Sb2Te5 中Sb和Te的挥发。
转变,利用其光学反射率的巨大差异。
•5
1968. Stanford R. Ovshinsky,电场激发下具有 高低阻值的转变现象。
1.实验装置
2.实验样品 Ge10Si12As30Te48
3.实验结果
Stanford R. Ovshinsky, Reversible Electrical Switching Phenomena in Disordered Structures, Physical Rev•i6ew Letter, vol. 21, no.20, pp. 1450-1452,1968.
框架
1.相变存储器 1.1 相变存储器的基本原理 1.2相变材料的性质和性能优化 1.3新型相变材料 1.4相变存储器的结构 2.存储器和集成光学 2.1基于相变材料的门开关
•1
1.1相变存储器 (OUM,PCRAM)的基本原理
2
最早的“存储器” 器
相变存储
结绳记事
晶态
低阻
1
非晶态
Zhang T, Liu B, et al, Struture and electrical Properties of Ge thin film used for Ovonic Unified Memory,
铜网上蒸发碳膜作为支持膜,然后沉积40 nm厚的 Ge2Sb2Te5薄膜
(1)沉积态薄膜 并不是完全非晶
(2)退火温度250℃ 较大的晶粒(>50 nm)已经形成
(3)退火温度250℃ 晶粒(100 nm-200) •13 已经形成
空洞产生的推论和揣测: 1.结晶过程中形成更为致 密的结构,局部体积收缩 形成空洞 2.高温导致的Ge2Sb2Te5 中Sb和Te的挥发。
转变,利用其光学反射率的巨大差异。
•5
1968. Stanford R. Ovshinsky,电场激发下具有 高低阻值的转变现象。
1.实验装置
2.实验样品 Ge10Si12As30Te48
3.实验结果
Stanford R. Ovshinsky, Reversible Electrical Switching Phenomena in Disordered Structures, Physical Rev•i6ew Letter, vol. 21, no.20, pp. 1450-1452,1968.
框架
1.相变存储器 1.1 相变存储器的基本原理 1.2相变材料的性质和性能优化 1.3新型相变材料 1.4相变存储器的结构 2.存储器和集成光学 2.1基于相变材料的门开关
•1
1.1相变存储器 (OUM,PCRAM)的基本原理
2
最早的“存储器” 器
相变存储
结绳记事
晶态
低阻
1
非晶态
Zhang T, Liu B, et al, Struture and electrical Properties of Ge thin film used for Ovonic Unified Memory,
计算机组成原理4第四章存储器PPT课件精选全文
4.2
11
4.2
请问: 主机存储容量为4GB,按字节寻址,其地址线 位数应为多少位?数据线位数多少位? 按字寻址(16位为一个字),则地址线和数据线 各是多少根呢?
12
数据在主存中的存放
设存储字长为64位(8个字节),即一个存 取周期最多能够从主存读或写64位数据。
读写的数据有4种不同长度:
字节 半字 单字 双字
34
3. 动态 RAM 和静态 RAM 的比较
主存
DRAM
SRAM
存储原理
电容
触发器
集成度
高
低
芯片引脚
少
多
功耗
小
大
价格
低
高
速度
慢
快
刷新
有
无
4.2
缓存
35
内容回顾: 半导体存储芯片的基本结构 4.2
…… ……
地
译
存
读
数
址
码
储
写
据
线
驱
矩
电
线
动
阵
路
片选线
读/写控制线
地址线(单向) 数据线(双向) 芯片容量
D0
…… D 7
22
(2) 重合法(1K*1位重合法存储器芯片)
0 A4
0,00
…
0,31
0 A3
X 地
X0
32×32
… …
0址
矩阵
A2
译
0码
31,0
…
31,31
A1
器 X 31
0 A0
Y0 Y 地址译码器 Y31 A 9 0A 8 0A 7 0A 6 0A 5 0
《内存基础知识》课件
《内存基础知识》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 内存的定义与作用 • 内存的工作原理 • 内存的性能指标 • 内存的常见问题与解决方案 • 内存技术的发展趋势 • 总结与展望
01 内存的定义与作用
什么是内存
内存是计算机中用于存储数据 和指令的硬件设备,是计算机 的重要组成部分。
内存通常由一系列存储单元组 成,每个存储单元可以存储一 个字节或多个字节的数据。
储设备更好地协同工作,以提高数据读写速度和效率。
感谢您的观看
THANKS
写操作
当CPU需要写入数据时,它会向内存 发出地址信号和数据信号,内存会根 据地址信号找到对应的存储单元,并 将数据存储到该单元中。
内存的存储单元
01
每个存储单元可以存储一个字节 的数据,是内存中最小的存储单 位。
02
存储单元的大小和数量决定了内 存的容量和性能。
内存的寻址方式
直接寻址
CPU直接给出内存地址,通过该地址找到对应的存储 单元。
VS
详细描述
内存延迟是衡量内存性能的重要指标之一 ,它反映了内存处理指令的速度。较小的 延迟可以提供更好的性能,使得计算机能 够更快地响应指令和执行操作。
内存带宽
总结词
内存带宽是指内存条每秒传输的数据量,通常以MB/s为单位表示。
详细描述
内存带宽决定了计算机处理大量数据的能力。较大的带宽可以提供更好的数据传输性能,使得计算机在处理复杂 任务和大数据量时更加高效。
内存溢
总结词
内存溢出是指程序申请的内存空间超过了系统可分配的内存上限, 导致程序无法正常运行。
详细描述
内存溢出通常是由于程序中申请了过多内存,或者申请的内存块大 小超过了系统允许的最大值。
目录
CONTENTS
• 内存的定义与作用 • 内存的工作原理 • 内存的性能指标 • 内存的常见问题与解决方案 • 内存技术的发展趋势 • 总结与展望
01 内存的定义与作用
什么是内存
内存是计算机中用于存储数据 和指令的硬件设备,是计算机 的重要组成部分。
内存通常由一系列存储单元组 成,每个存储单元可以存储一 个字节或多个字节的数据。
储设备更好地协同工作,以提高数据读写速度和效率。
感谢您的观看
THANKS
写操作
当CPU需要写入数据时,它会向内存 发出地址信号和数据信号,内存会根 据地址信号找到对应的存储单元,并 将数据存储到该单元中。
内存的存储单元
01
每个存储单元可以存储一个字节 的数据,是内存中最小的存储单 位。
02
存储单元的大小和数量决定了内 存的容量和性能。
内存的寻址方式
直接寻址
CPU直接给出内存地址,通过该地址找到对应的存储 单元。
VS
详细描述
内存延迟是衡量内存性能的重要指标之一 ,它反映了内存处理指令的速度。较小的 延迟可以提供更好的性能,使得计算机能 够更快地响应指令和执行操作。
内存带宽
总结词
内存带宽是指内存条每秒传输的数据量,通常以MB/s为单位表示。
详细描述
内存带宽决定了计算机处理大量数据的能力。较大的带宽可以提供更好的数据传输性能,使得计算机在处理复杂 任务和大数据量时更加高效。
内存溢
总结词
内存溢出是指程序申请的内存空间超过了系统可分配的内存上限, 导致程序无法正常运行。
详细描述
内存溢出通常是由于程序中申请了过多内存,或者申请的内存块大 小超过了系统允许的最大值。
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Tape 1920’s
HDD 1956
存储产品的发展历程就是数据保存、应用发展的过程 DAS
1970’s FC SAN
IBM推出第一款HDD
1980’s
数据脱离Server,存储单独发展 数据的集中管理需求,SAN出现
NAS 1993
IPSAN 2001
统一存储 2010
非结构化数据的增长需求,NetApp推出第一款NAS
RAID基本概念—RAID、逻辑卷
LUN1
LUN2
LUN3
逻辑卷(LV )
分割
物理卷(RAID组)
物理磁盘
Disk1
Disk2
Disk3
-
16
RAID基本概念—RAID0
2块磁盘
65 43 21
RAID 0
-
17
RAID基本概念—RAID1
2块磁盘
3
2
1
RAID 1
-
18
RAID基本概念—RAID3
• 全局式:备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享
• 专用式:备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用
磁盘阵列
热备盘
RAID 5
RAID 5
-
24
传统RAID数据保护方式
▪ 磁盘组织管理通过RAID组 ▪ 卷空间只能分布在RAID组中的磁盘上
– 性能受磁盘数目限制 ▪ 热备来自直到硬盘故障的时候参与工作 ▪ 热备的空间总是处于备用状态
-
21
RAID基本概念—RAID0+1
4块磁 盘
….. 2 1….. 2 1
RAID 01
RAID0
1
2
3
4
5
6
7
8
Disk1 Disk2
RAID0
1
2
3
4
5
6
7
8
Disk3 Disk4
-
22
RAID基本概念—RAID级别的选 择
成本
RAID0
RAID6
RAID5(3)
性能
可靠性
RAID10 RAID1
逻辑卷
LUN1
物理卷
逻辑卷
LUN2
LUN3
物理卷
RAID10 单个物理卷上创建1个逻辑卷
RAID5 单个物理卷上创建2个逻辑卷
✓ RAID由几个硬盘组成 ,从整体上看相当于一个物理卷 ✓ 在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷,通过LUN(Logic Unit Number)来标识
-
15
IP技术的成熟,低成本IPSAN出现
NAS与SAN结合,简化管理提高效率
-
8
目录
1
存储阵列的诞生及发展
2
存储技术常用名词术语及存储配件
3
存储协议及存储架构介绍
4
存储高级软件功能
-
存储RAID定义
RAID (Redundant Array of Independent Disks)即独立磁盘冗余阵 列,RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘,从而 提高了硬盘的读写性能和数据安全性
目录
1
存储阵列的诞生及发展
2
存储技术常用名词术语及存储配件
3
存储协议及存储架构介绍
4
存储高级软件功能
-
mainframe
IT技术的发展趋势
C/S PC internet
Cloud computing
-
2
从世界第一款磁盘驱动器说起…
世界上第一款磁盘驱动器(magnetic drive) RAMAC(名为IBM 305)是IBM在1956年所创 ,重达一吨(内含50片24英寸硬盘),只能容纳5MB的数据。
-
10
RAID诞生的因素
• 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
容量
性能
可靠性
RAID
• 计算机发展初期, 大容量硬盘价格非 常高,而需要存储 的数据量越来越大
• 信息时代,数据对 企业和个人的重要 性越来越大,数据 存储安全更需要保 障
-
11
RAID基本概念—条带化
长率
结构化数据31%的复合增长率
=
-
4
IT技术的发展趋势
数据如何存储? 数据如何保护? 数据如何高效使用?
-
5
独立存储的诞生
• 存储系统是整个IT系统的基石,是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台。 • 早先的存储形式是存储设备(通常是磁盘)与应用服务器其他硬件直接安装
于同一个机箱之内,并且该存储设备是给本台应用服务器独占使用的。 • 缺点:
24-drive system with (2) 10-drive groups (8+2) and (4) hot spares
-
25
传统RAID数据保护方式
▪ 数据重建到热备盘上 – 热备盘需要承担数据重建的所有写操作 – 成为性能瓶颈 – 数据重建只能依序进行,一次一个数据条带
“从石器时代到存储设备(From StoneAge to StorAge),硬盘发 展至今,简直就像从石器时代走到现在。”
-
3
信息化数据发展
海量数据
多元化数据
截止2013年,中国数据总量达到8-10EB 每年以50%的速度增长
从2011年开始,75%以上的数据都是基于 文件的数据类型,非结构化数据79%的复合增
RAID级别
应用场合
RAID0
视频生成与编辑、图像编辑
RIAD1
财务、金融系统
RAID3
视频监控等需要高吞吐量的场合
RAID5
OLTP、OLAP、数据库系统
RAID6
对数据安全性要求很高的场合
-
23
RAID基本概念—RAID硬盘故障 处理
热备:HotSpare
• 定义:当冗余的RAID组中某个硬盘失效时,在不干扰当前RAID系统的正常使 用的情况下,用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,及 时保证RAID系统的冗余性
1、随着服务器数量的增多,磁盘数量也在增加,且分散在不同的服务器 上,查看每一个磁盘的运行状况都需要到不同的应用服务器上去查看。
2、更换磁盘也需要拆开服务器,中断应用。
-
6
真正的企业级存储
将磁盘从服务器中脱离出来,集中到一起管理 商业、大容量、为企业解决信息时代海量数据的存储才是真正的存储
7
-
7
存储发展历史
条带化
-
12
RAID基本概念—校验
A0值 0 0 1 1
A1值
P值
0
0
1
1
0
1
1
0
奇偶校验(XOR)算法
数据A0和A1通过异或运算(相同为0,相异为1)得到校验位P
-
13
RAID基本概念—磁盘数据重建
A0 =
XOR
XOR
故障
数据盘1
A1 数据盘2
A2 数据盘3
更换
P 数据校验盘
-
14
RAID基本概念—物理卷、逻辑卷
3块磁盘
RAID 3
654 32 1
XPO2R P0 P1 P2
-
19
RAID基本概念—RAID5
3块磁盘
RAID 5
654 32 1
XPO2R P0 P1 P2
-
20
RAID基本概念—RAID6
4块磁盘
RRAAIDID6 6
654 32 1
XPO2 R P0 P1 P2
GE变换 Q0 Q1 Q2 +XOR