存储系统概述

二、RAID技术
1. RAID基本概念与技术原理 2. RAID技术与应用 3. RAID特点及不同场景下应用 4. RAID与LUN
RAID概念与实现方式
RAID（Redundant Array of Independent Disks）：独立冗余磁盘阵列，简 称磁盘阵列。RAID是按照一定的形式和方案组织起来的存储设备，它比单 个存储设备在速度、稳定性和存储能力上都有很大提高，并且具备一定的 数据安全保护能力。
一、存储介质与存储系统
1. 信息存储介质 2. 信息存储系统
存储介质
硬盘：是电脑主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟 片组成
磁带：是一种用于记录声音、图像、数字或其他信号的载有磁层的带状材 料，是产量最大和用途最广的一种磁记录材料
光盘：光盘以光信息做为存储物的载体
Flash存储：一种不挥发的内存器件
存储设备的组成 硬件组成一般包括： ①框 ② 控制器 ③ BBU ④ 风扇 ⑤ 电源 ⑥ 接口卡 ⑦ 另。硬盘（硬盘框）
存储设备的架构
硬件组成一般包括：
前端、高速缓存、后端、磁盘
主机操作系统
windows操作系统
Windows2003\windows2008
linux操作系统
Suse linux9\10\11 、 Redhat linux4\5\6
Vmware esx
Esx 4\5
aix 4\5\6
aix
solaris
Solaris 9\10
hp-ux
hp-ux 11
主机文件系统
Windows下常见的文件系统：FAT32、NTFS Linux下常见的文件系统：ext3、jfs、Reiserfs、xfs 其它文件系统:ZFS、HFS、VMFS、UFS、GFS
硬盘寻道机制
容量 硬盘容量=柱面数×磁头数×扇区数×512Bytes 转速 盘片转动圈数 / 分钟(rpm) 平均访问时间=平均寻道时间+平均潜伏时间 数据传输率 外部数据传输率 内部数据传输率
CPU 磁头读取盘片
硬盘缓存 硬盘缓存
1. 信息存储介质 2. 信息存储系统
目录
存储系统产生的背景
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
16
备数
port multiplier
300GB 600GB 900GB
10000 rpm 15000 rpm
传统计算机存储系统的 局限性：
CPU
硬盘成为整个系统的性能瓶颈
有限的硬盘槽位，难满足大容量需
RAM
求
单个硬盘存放数据，数据可靠性难 以保证
存储空间利用率低
本地存储，数据分散，难以共享
可扩展性不够 总线结构，而非网络结构 可连接的设备受到限制增加容量时，
需停机
硬盘
传统计算机存储系统
硬盘
磁带
光盘
软盘
Flash存储
存储设备
磁带机
磁带库
虚拟磁带库
存储系统
硬盘的组件
磁头驱动机构 磁盘片 接口
前驱控制电路
浮动磁头 主轴组件 组件
高速缓存芯片
数据传输芯片
主控芯片
硬盘的柱面、磁面、磁道与扇区
磁面 磁道 扇区 柱面
磁道 磁面
硬盘的分类
按照接口类型
硬盘接口
IDE/ATA
SCSI
SATA
RAID
RAID 的主要实现方式分为硬件RAID 方式和软件RAID 方式 硬件RAID：利用集成了处理器的硬件RAID适配卡来对RAID任务进行处理，无须
占用主机CPU资源。 软RAID：通过软件技术实现，需要操作系统支持，一般不能对系统磁盘实现RAID
功能。
RAID的数据组织方式
分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，这些块称为分块。 它是组成条带的元素。
16256
127-loop 1600万 fabric
线缆长度
0.4 m
1m
12m
6m
30m(铜轴电缆)
10km(光纤)
应用
普通PC机 低端工作站 中高端工作站 中高端工作站
高端工作站
SSD硬盘：读写机制决定读写效率
VS
SSD在随机读取方面的效率要比硬盘驱动器高得多， 无 寻 道 到 时 间和旋转延迟，适合small block size读写
存储存储系系统统概述概述
目标
了解存储技术的发展、现状和趋势 了解基本存储介质以及硬盘的知识 熟悉常用RAID级别原理与特点 熟悉SAN网络基础知识
什么是存储？
用于存放数据信息的设备和介质 存储是一个系统 是计算机技术发展的结果
存储对企业的影响和价值
德州大学报告显示 灾难性数据丢失导致公司倒闭：
RAID数据保护机制---热备
热备（Hot Spare）：当冗余的RAID阵列中某个磁盘失效时，在不 干扰当前RAID系统正常使用的情况下，用RAID系统中另外一个正 常的备用磁盘顶替失效磁盘。
热备通过配置热备盘实现，热备盘分为全局热备盘和局部热备盘
RAID5 RAID3 RAID1
替换失效磁盘 百度文库备盘
RAID数据保护机制---重构
重构：镜像阵列或者RAID阵列中发生故障的磁盘上的所有用户数据和校验 数据的重新构建（rebuild）过程，或者将这些数据写到一个或者多个备用 磁盘上的过程。
D0,D1,D2,D3,D4,D5
驱动器1 D4 D2 D0
驱动器2 D5 D3 D1
校验驱动器 P3 P2 P1
条带（Striping）：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同位置构成条 带，提高同时读写性能
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上的数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上的数 据分块
驱动器3
D8 D5 D2
磁盘上的数 据分块
条带2(strip) 分条深度 条带1(strip) 条带0(strip)
SAS
FC
按照硬盘形态
机械硬盘 固态硬盘
市场主流硬盘
目 前 市 场 上 主 流 硬 盘 厂 商 包 括 Seagate( 希 捷 ) 、 WD （ 西 部 数 据 ） 、 HITACHI(日立)等。
硬盘接口比较
接口
IDE
SATA
SCSI
SAS
FC
接口类型
并行
串行
并行
串行
串行
主流接口速 100MB/S