存储基础知识培训
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存储基础知识学习
01 存储基础概念知识 02 存储的组成与应用源自文库03 RAID技术 04 数据保护
2
01 存储基础概念知识
3
什么是存储
1、存储是信息储存的载体，是围绕“信息、数据”而展开的，提供信息保存、信息备份、信息安全、 以及信息生命周期管理的设备。 2、存储是根据不同业务、采用合适、安全、有效的技术方案将信息存储在具有冗余、保护、迁移等 功能的物理媒介。 3、存储是实现核心业务数据存储、关键数据保护、高效率的备份恢复和归档，以及搭建容灾系统提 供业务连续性的一个完整的系统
数据库和虚机 文件和备份
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；
硬盘提供的物理接口包括如下几种： ■ 用于ATA指令系统的IDE接口。 ■ 用于ATA指令系统的SATA接口。 ■ 用于SCSI指令系统的并行SCSI接口。 ■ 用于SCSI指令系统的串行SCSI（SAS）接口。 ■ 用于SCSI指令系统的并且承载于FabreChannel协议的串行FC接口（FCP）。
控制框和硬盘框分离
+
=
控制框
硬盘扩展框
控制器和硬盘框一体
存储阵列系统
+
控制器模块
硬盘框
=
存储阵列系统
15
存储阵列系统组成之软件
存储软件，从底层的驱动、设备管理到上层的系统管理、增值软件等，种类繁多，根据功能可大致分为 以下几类：
管理类
IT基础设施管理 ，磁盘管理
数据保护类
快照， LUN 拷贝， 分裂镜像，远程复制，
12
硬盘性能参考值
类型 SSD 15K rpm 10K rpm 7.2K rpm
IOPS 8000-20000
220 180 100
MB/S 400 100 100 100
硬盘延时 低于1ms
4ms 4ms 8ms
性能排名 第1 第2 第3 第4
成本 最高 第2 第3 第4
适合应用场景 数据库 数据库
SAS
15,000/10,000 串行
0.3T/0.6T 1,600,000
SSD
NA 串行 0.1T/0.2T/0.4T 2,000,000
备注
固态硬盘（Solid State Disk）用固态电子存
由ATA硬盘发展而来，采用串行方式传 输，SATA 2.0支持300MB/s, SATA3.0
实现600MB/s最高数据传输率.
4
常见存储介质
软盘
光盘
硬盘
U盘
移动硬盘
磁盘阵列
NAS
磁带库
5
存储在数据中心的位置
应用系统
信
息 保 护 与 安
运
软件平台
营
管
理
全
网络
服务器
存储
数据中心基础设施
存储、服务器、网络是IT系统三大基石
6
我们看到的数据存储过程
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
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
存储阵列硬件
控制框 硬盘框
存储阵列软件
存储管理软件 快照、镜像软件 备份软件 多路径软件
解决方案 备份方案 容灾方案
14
存储阵列系统组成之硬件
控制框用于处理各种存储业务，并管理级联在控制框下面的硬盘框。 硬盘框主要用于容纳各种硬盘，为应用服务器提供充足的存储空间。 硬盘框组成部件：系统插框、电源模块、风扇模块、级联模块、硬盘模块。
PCI总线：是目前PC和服务器普遍使用的一种南桥 与外设连接的总线技术标准。 SCSI（小型计算机接口）总线：一种连接主机和 外围接口，支持包括磁盘、磁带机、打印机、光驱、 扫描仪等，由SCSI控制器进行数据操作，有自己的 指令集。
8
数据存储介质选择
在线数据
近线数据 离线数据
CPU 内存 Flash/SSD/SAS硬盘 SATA硬盘/光盘/U盘/软盘/ …… 磁带，光盘
近线存储
依据数据的访问频率
数据管理
离线存储 7
计算机内部存储过程
计算机的三大组件：CPU、内存和IO I/O：IN和OUT的简称。CPU需要从内存中提取数 据来运算，运算完毕后再放回内存，或者直接外部 设备。对CPU来说，从内存提取数据，就叫做IN。 运算完后将数据直接发送到其它外设或者放回内存， 这个过程就是OUT。对于磁盘来说，IN是指数据 写入磁盘的过程，OUT则是指数据从磁盘读出来的 过程。I/O之间要通信就是依靠各种总线。
9
主流硬盘种类
机械硬盘
固态硬盘
组成：磁性碟片，磁头，转轴，控制电机，磁头控制器，数据 转换器，接口和缓存等几个部分组成。 工作方式：磁头悬浮在高速旋转的碟片上进行读写数据。 转速：有7200转、10000转和15000转三种转速，主流是2.5、 3.5英寸
组成：固态电子存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 工作方式：在控制单元的指令下，通过电学信号的传输 完成对闪存芯片(如下图是NAND闪存的基本单元)的读 写操作。
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。
01 存储基础概念知识 02 存储的组成与应用源自文库03 RAID技术 04 数据保护
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01 存储基础概念知识
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什么是存储
1、存储是信息储存的载体，是围绕“信息、数据”而展开的，提供信息保存、信息备份、信息安全、 以及信息生命周期管理的设备。 2、存储是根据不同业务、采用合适、安全、有效的技术方案将信息存储在具有冗余、保护、迁移等 功能的物理媒介。 3、存储是实现核心业务数据存储、关键数据保护、高效率的备份恢复和归档，以及搭建容灾系统提 供业务连续性的一个完整的系统
数据库和虚机 文件和备份
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；
硬盘提供的物理接口包括如下几种： ■ 用于ATA指令系统的IDE接口。 ■ 用于ATA指令系统的SATA接口。 ■ 用于SCSI指令系统的并行SCSI接口。 ■ 用于SCSI指令系统的串行SCSI（SAS）接口。 ■ 用于SCSI指令系统的并且承载于FabreChannel协议的串行FC接口（FCP）。
控制框和硬盘框分离
+
=
控制框
硬盘扩展框
控制器和硬盘框一体
存储阵列系统
+
控制器模块
硬盘框
=
存储阵列系统
15
存储阵列系统组成之软件
存储软件，从底层的驱动、设备管理到上层的系统管理、增值软件等，种类繁多，根据功能可大致分为 以下几类：
管理类
IT基础设施管理 ，磁盘管理
数据保护类
快照， LUN 拷贝， 分裂镜像，远程复制，
12
硬盘性能参考值
类型 SSD 15K rpm 10K rpm 7.2K rpm
IOPS 8000-20000
220 180 100
MB/S 400 100 100 100
硬盘延时 低于1ms
4ms 4ms 8ms
性能排名 第1 第2 第3 第4
成本 最高 第2 第3 第4
适合应用场景 数据库 数据库
SAS
15,000/10,000 串行
0.3T/0.6T 1,600,000
SSD
NA 串行 0.1T/0.2T/0.4T 2,000,000
备注
固态硬盘（Solid State Disk）用固态电子存
由ATA硬盘发展而来，采用串行方式传 输，SATA 2.0支持300MB/s, SATA3.0
实现600MB/s最高数据传输率.
4
常见存储介质
软盘
光盘
硬盘
U盘
移动硬盘
磁盘阵列
NAS
磁带库
5
存储在数据中心的位置
应用系统
信
息 保 护 与 安
运
软件平台
营
管
理
全
网络
服务器
存储
数据中心基础设施
存储、服务器、网络是IT系统三大基石
6
我们看到的数据存储过程
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
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
存储阵列硬件
控制框 硬盘框
存储阵列软件
存储管理软件 快照、镜像软件 备份软件 多路径软件
解决方案 备份方案 容灾方案
14
存储阵列系统组成之硬件
控制框用于处理各种存储业务，并管理级联在控制框下面的硬盘框。 硬盘框主要用于容纳各种硬盘，为应用服务器提供充足的存储空间。 硬盘框组成部件：系统插框、电源模块、风扇模块、级联模块、硬盘模块。
PCI总线：是目前PC和服务器普遍使用的一种南桥 与外设连接的总线技术标准。 SCSI（小型计算机接口）总线：一种连接主机和 外围接口，支持包括磁盘、磁带机、打印机、光驱、 扫描仪等，由SCSI控制器进行数据操作，有自己的 指令集。
8
数据存储介质选择
在线数据
近线数据 离线数据
CPU 内存 Flash/SSD/SAS硬盘 SATA硬盘/光盘/U盘/软盘/ …… 磁带，光盘
近线存储
依据数据的访问频率
数据管理
离线存储 7
计算机内部存储过程
计算机的三大组件：CPU、内存和IO I/O：IN和OUT的简称。CPU需要从内存中提取数 据来运算，运算完毕后再放回内存，或者直接外部 设备。对CPU来说，从内存提取数据，就叫做IN。 运算完后将数据直接发送到其它外设或者放回内存， 这个过程就是OUT。对于磁盘来说，IN是指数据 写入磁盘的过程，OUT则是指数据从磁盘读出来的 过程。I/O之间要通信就是依靠各种总线。
9
主流硬盘种类
机械硬盘
固态硬盘
组成：磁性碟片，磁头，转轴，控制电机，磁头控制器，数据 转换器，接口和缓存等几个部分组成。 工作方式：磁头悬浮在高速旋转的碟片上进行读写数据。 转速：有7200转、10000转和15000转三种转速，主流是2.5、 3.5英寸
组成：固态电子存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 工作方式：在控制单元的指令下，通过电学信号的传输 完成对闪存芯片(如下图是NAND闪存的基本单元)的读 写操作。
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。