第五讲 网络存储技术的基本应用PPT课件

2. 大型机系统的数据存储
一般具有专门的存储系统，容量大，可靠性高。 缺点： 数据传输能力差（网络与大型机之间），数据 控制难（对开放系统用户），成本高，不开放（专 用）。
● SCSI（小型机系统接口 1981年出现，1986年成 ANSI标准，仍在完善）开放系统服务器的主 要I/O路径技术
I/O路径：计算机与外设（存储数据设备）之间传送 数据的技术
磁盘镜像是一种简单的设备虚拟化技术， 产生的每个I/O操作都在两个磁盘上执行，而两 个磁盘看起来就象一个磁盘一样。
这种简洁的技术具有很好的实用效果，它可把 无数的系统管理员和企业从数据丢失中解放出来。
1.1 磁盘镜像保护数据
磁盘镜像把写在磁盘上的数据做一份拷贝，并 将其存储在另一个地方。结果就产生一对孪生磁盘，数 据丢失的可能性就会比单个磁盘小的多。
入
I/O请求
镜像器
镜像I/O
图3 同步镜像I/O请求的操作流程
镜像磁盘
响应搜集 错误侦测
I/O请求
错误报告 镜像的I/O
I/O总线
镜像器
图4 同步镜像中的错误侦测
镜像磁盘 磁盘错误
返回的第一个响应被传到I/O请求者 独立的I/O响应
I/O响应 出
磁盘
I/O请求 入
磁盘
镜像器
镜像的I/O
图5 异步镜像过程
I/O路径
镜像的磁盘
图6 卷管理器中实现磁盘镜像的I/O路径
文件系统
卷管理器
设备驱动程序
系统总线
主机I/O控制器
I/O总线 子系统 设备
I/O请求
镜像器 镜像的I/O
I/O路径
镜像的磁盘
图7 在磁盘子系统中实现的镜像I/O路径
文件系统
卷管理器
设备驱动程序
系统总线
主机I/O控制器
I/O总线 设备
I/O请求
大多数服务器的操作系统都提供了基本的磁盘镜像功能。为了易 于安装，一般都省略了性能控制、远程管理和配置选择范围。
在许多操作系统和文件系统中，卷管理软件也可提供镜像功能。
I/O请求
文件系统
镜像器
卷管理器 设备驱动程序
系统总线 主机I/O控制器
I/O总线
设备
镜像的I/O
单或双主机I/O控制器 单或双主机I/O总线
客户机
主服务器
集群连接
备用 服务器
以太网 用多服务器提高存储性能（可靠性，等）
更灵活的存储网络数据共享系统
A B
C 服务器
存储网络
I/O路径
存储子系统
* 网络连接存储（NAS）
典型的NAS体系结构
客户机
操 作 系 统
以太网
集成存储
NAS系统拥有一个专用的服务器， 服务器上有优化的 文件系统和瘦操作系统（专门服务于文件请求）。
图1 磁盘镜像简图 （主从镜像对）
第一次写操作
主磁盘
存储I/O总线
主机I/O控制器
第二次写操作
从磁盘
实现镜像的硬件与软件
（同步、异步）
I/O请求
镜像功能
镜像的I/O
位于I/O路径 中的镜像器
I/O总线/ 网络
镜像磁盘
图2 产生两个镜像、并通过I/O总线传送的镜像器
搜集响应 出
独立的I/O过程
I/O响应
最基本的I/O路径；
I/O路径
服务器
存
储
设
备
构成SCSI的I/O路径三要素：
① I/O路径控制器 ② I/O协议 ③ I/O总线
* 常见SCSI用于外挂硬盘
SCSI的局限性
* 单一的I/O控制器 * 地址少（8~16个） * 距离短（<6米~25米）
扩展I/O路径的存储连接方案
* 数据的可访问性要求发展新的网络存储技术----服务器集群系统
Clients
Server A Application
Client Access LAN Server B
Server X
Information flow between servers
Storage
Clients
Server E Application
Client Access LAN Server F
常用于远程或慢速网络
1.2 选择磁盘镜像方案
运行在主机系统的软件 主机I/O控制器 外部磁盘子系统
1.2.1 软件镜像
磁盘镜像也存在几种软件实现方法。软件磁盘镜像 即可以使用内部驱动器（服务器机柜中），也可以使用 外部JBOD（Just a Bunch of Disks）机柜中的磁盘。 JBOD是一个简单的磁盘子系统，能为外部机柜中的多 个磁盘驱动器提供电源和I/O连接。JBOD磁盘驱动器可 单独由主机访问，但一般是与软件和基于I/O控制器的镜 像协同工作。
• 处理部件、传输部件损坏： 损失有限， 更换可恢复
• 存储部件损坏： 数据丢失！巨大的损失！
现实：建筑行业一定有安全系数，80%的信 息系统没有安全系数！
二 网络存储技术的基本应用
1 磁盘镜像(Mirroring)
Mirroring: keeping two or more identical copies of data online.
镜像器 镜像的I/O
I/O路径
源自文库
镜像的磁盘
图8 主机控制器中磁盘镜像I/O路径
I/O请求
文件系统
卷管理器
设备驱动程序
系统总线
主机I/O控制器
I/O总线 设备
镜像器 镜像的I/O
I/O路径
镜像的磁盘
图9 设备驱动程序中使用I/O控制器的磁盘镜像
Server Y
Storage
SAN
All servers to All storage devices
网络存储系统
光纤交换机
管理计算机
当关键信息转换为数据时，数据成为 最宝贵的财富
对很多领域，数据是比硬件设备宝贵得 多的资源:
银行、电信、保险、电子商务、网站、 企业信息………
数据物理安全 ：存储最重要
上一讲的内容：RAID 标准
1.RAID的基本分类： 并行与独立方式
2.RAID的标准：
RAID0—RAID6
3. 多重RAID：
组合应用
4.RAID应用：
RAID的选择
第二讲 网络存储技术的基本应用
一 目前流行的解决方案（产品类型）磁盘阵列
二 网络存储技术的基本应用
一 目前流行的解决方案（产品类型）磁盘阵列
※ DAS （直访系统） ※ SAN （存储区域网） ※ NAS （网络连接存储，附网存储系统）
传为统了存理储解方网法络简存介储，有必要先了解存储系统的发展过 程。 一般用户（PC客户）不喜欢集中存储，从而带来数据易 1. 丢开失放的系危统险客。户/服务器存储
在开放系统中，客户/服务器网络计算使数据和处理 能力的共享成为可能。 例如 ：专门的文件服务器、存储子系统（处理器加存 储器可实现简单的数据存储，数据恢复多系统访问等）