网络系统集成技术8
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增加存取速度， 容错(fault tolerance)，即安全性（一个或几个硬盘损 坏不会导致用户数据丢失） 有效的利用磁盘空间; 尽量的平衡CPU，内存及磁盘的性能差异，提高电脑 的整体工作性能。
磁盘阵列的两个基本技术
磁盘延伸(Disk Spanning)
把小容量的磁盘延伸 为大容量的单一磁盘， 用户不必规划数据在 各磁盘的分布，从且 提高了磁盘空间的使 用率。SCSI磁盘阵列 更可连接几十个磁盘， 形成数十GB到数百 GB的阵列，使磁盘容 量几乎可作无限的延 伸; 。
优点：传输率和硬盘利 用率最高，价格便宜。 缺点： 无冗余，可靠 性最差，其中一个磁盘 发生故障，所有数据将 丢失。 应用：通常使用在暂存 数据和高 I/O 速率的工 作站 。
RAID 0 Striping
With RAID 0 and using the 2×80Gb hard disks you would get the full 160Gb of storage space. Although the data is split between the 2 hard disks. There is no data redundancy (duplicate data). This allows for the full storage space to be used.
优点：可用性高，即使一个磁盘发生故 障，逻辑硬盘上的数据依然可用。 缺点：需要 2 个磁盘，但只使用其中一 个存储数据。 应用：通常使用于较小的系统，其中一 个磁盘的容量足够，并用作启动盘。
RAID 1
RAID 1 Mirroring
When using two 80Gb hard disks with the RAID 1 function you would only receive 80Gb of storage space. Because you are using the two drives to contain the same data, the logical drive will appear as a single 80Gb drive.
Array of Independent Disks，廉价硬盘冗 余阵列 基本概念来自於集结多个容量小、 又不贵的硬磁盘组成一个磁盘阵 列，产生比一个容量大但是较贵 的硬磁盘还要好的效能。 通常说的“磁盘阵列”则是指由 自带CPU的阵列控制器控制的一 个硬盘阵列柜——一种海量存储 设备
磁盘阵列产品的分类
为什么需要RAID 的十大理由
1.确保数据的完整及有效。 2.确保数据的可靠性。 3.确保商业竞争优势。 4.增进磁盘存取效率。 5.服务器的必要安全配备。 6.有重要数据的PC 安全设备。 7.多媒体之播放加速。 8.可实时备份数据，不必担心硬盘损毁。 9.节省传统备份方式之人力、时间及高成本设备的浪费。 10.加大硬盘的固定容量。
RAID 0: 单纯数据条块化
“数据条块化”的“无容错能力”磁盘驱动器群组 所有磁盘阵列系统中，数据存取效能最佳和磁盘空间利用率最高的一种
Disk striping也称为RAID 0， 将所有硬盘组成一 个阵列，可同时多盘读写，对于一个由n个硬盘组 成的RAID 0阵列，存储速度理论上是单个硬盘的 n倍。对操作系统来说，组成RAID 0的磁盘被视 为一个单独的逻辑磁盘。但RAID 0不提供任何数 据冗余，如果阵列内的某个磁盘出现了错误，所 有的数据都会丢失。所以通常要使用其他备份方 式（如磁带）来提高可靠度。(据对DELL阵列产 品PowerVault 660F/224F的研究，配有14个硬盘 的RAID 0系统三年内发生数据损失的可能性可达 77%)。
磁盘阵列的两个基本技术
磁盘或数据条块化 (Disk Striping or Data Striping)
数据按需要分段，从第一个磁盘开始放，放到最後一个磁盘再回到第 一个磁盘放起，直到数据分布完毕。从上图我们可以看出，数据以分 段于在不同的磁盘，整个阵列的各个磁盘可同时作读写，故数据分段 使数据的存取有最好的效率，理论上本来读一个包含四个分段的数据 所需要的时间约=(磁盘的access time +数据的transfer time)×4次， 现在只要一次就可以完成。
网络系统集成技术 Networks System Integrating
第八章 网络存储备份技术
本章主要内容
RAID存储技术 网络存储方案 DAS存储技术 SAN存储技术 NAS存储技术 网络备份技术（自学）
8.1 RAID 存储技术
什么是磁盘阵列？
RAID
Redundant
RAID 10
RAID 0+1的综合体
RAID 10 是 RAID 0 (性能) 和 RAID 1(数据安 全)的结合，以提供了良好的性能和数据安全 性。与 RAID 0 相同之处在于，在较高负载 条件下可以保证最佳性能。与 RAID 1 相同 之处在于，50% 的安装容量被用作冗余。
在RAID 0+1配臵下，数据被分段存入到一个 磁盘组1，然后又被镜象到另一个磁盘组2， 从而既产生了良好的输入/输出性能，又可获 得了良好的可靠性。如果一个磁盘组中的硬 盘出现错误，该磁盘组的数据将会丢失，但 所有数据都保留在镜象磁盘组上。但如果第 二个磁盘组中任何一个硬盘在第一个磁盘组 恢复前出现错误，那么所有的数据都会丢失。 (据对DELL阵列产品PowerVault 660F/224F 的研究，配有14个硬盘的RAID 0+1系统三年 内发生数据损失的可能性低于10%)。
优点：可用性高，即使一个 磁盘发生故障，逻辑硬盘上 的数据依然可用 优点：良好的写入性能 缺点：需要偶数个磁盘，最 少为 4 个，另外只能使用一 半的磁盘容量 应用：通常使用于需要较高 序列写入性能的场合
RAID 0+1 Striping and Mirroring
In this example we would need to use 4 80Gb drives. RAID 0+1 is a combination of the two above and so storage works out as a combination of the two as well. The logical drive will appear as a single drive, this drives capacity will be 160Gb. The 2 striped drives will be included in the logical drives space, but as above the mirrored drives will appear invisible to the user.
SCSI磁盘阵列
中端产品，丰富的产品系列（如双控制器、冗余电源、风扇，避 免系统的单点故障的SCSI存储产品）将业务的不停顿服务变为可 能。容量可按需求扩容也是SCSI主要的性能之一。
wenku.baidu.comFC磁盘阵列
高端产品，所有的先进技术都在FC磁盘阵列系统中体现--完善的 硬件冗余、Cableless无线缆模块化设计、涡轮散热系统、LES监 控模块、GUI的管理软件等等。其中全光纤产品内部使用FC硬盘， 无论是外部主机通道还是内部磁盘通道都是2Gb/s带宽。
RAID级别
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术，称为 RAID level，每一level代表一种应用技术 。 目前业界公认的标准是RAID 0～RAID 5。但level 并不代表技术的高低，level 5并不高于level 3， level 1也不低过level 4，至于要选择那一种RAID level的产品，纯视用户的操作环境及应用而定（很 多人对磁盘阵列的误解，以为磁盘阵列非要RAID 5 不可）。其他如RAID 6，RAID 7，乃至RAID 10等， 都是厂商各做各的，并无一致的标准。 常用的RAID级别有：RAID0，RAID1，RAID5和 RAID10（RAID 0+1）
Tekram DC-922 的心脏Intel i960RM I/O Processor
为什么需要磁盘阵列？
提高存储速度 过去十多年来，CPU的处理速度增加了数十倍， 内存的存取速度亦大幅增加，而数据储存装臵-主要是磁盘(hard disk)——的存取速度只增加了 三、四倍，形成电脑系统的瓶颈，拉低了电脑系 统的整体性能，若不能有效的提升磁盘的存取速 度，CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内 存的改进形成浪费。 提高存储可靠性 提供为实现数据保护而必需的数据冗余
RAID 1
“磁盘镜像备份”磁盘驱动器群组 所有拥有容错能力的磁盘阵列系统中，容错能力最好，磁盘空间利用率最低，数 据存取效率最高的一种
使用磁盘镜像(disk mirroring) 技术，并以磁盘 延伸的方式形成阵列，以数据分段的方式进 行储存，故与RAID 0具有几乎相同的读写性 能。但RAID1还能完全做到了容错和不停机。 “容错”— 即使磁盘故障，数据仍能保持完 整。 “不停机”—发生磁盘故障时系统能持续工 作而不停顿，仍可正常读写磁盘并可将此磁 盘拆下来而不影向其他磁盘的操作，待新的 磁盘换上去之后，系统即时做镜像，将数据 重新复上去。 RAID 1在容错及存取的性能上是所有RAID level之冠。(据对DELL阵列产品PowerVault 660F/224F的研究，配有14个硬盘的RAID 1 系统三年内发生数据损失的可能性低于7%)。
如何提高磁盘的存取速度？
法二：使用磁盘阵列控制技术 把多个磁盘组成一个阵列，当 作单一磁盘使用。它将数据以 “条块”(striping)的方式储 存在不同的磁盘中，存取数据 时，阵列中的相关磁盘一起动 作，大幅减低数据的存取时间， 同时有更佳的空间利用率。
磁盘阵列系统的基本功能
一般高性能的磁盘阵列都是以硬件——把磁盘快 取控制及磁盘阵列结合在一个阵列控制器(RAID controller)上——形式出现，满足人们对磁盘输 出入系统的四大要求:
如何提高磁盘的存取速度？
法一：使用磁盘高速缓存(disk cache)控制技术 将从磁盘读取的数据存在高速缓存(cache)中以 减少磁盘存取的次数。 这种方式在单任务环境（如DOS）之下，对大量 数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不 然)，但在多任务环境（如Windows）之下，或 因为要不停的作数据交换的动作，或因为数据库 的频繁存取(每一记录都很小)，就不能显示其性 能。而且这种方式没有任何安全保障。
IDE磁盘阵列
低端产品， 按使用硬盘可分为ATA和S-ATA ATA产品 使用普通ATA硬盘，成本低，但P-ATA的硬盘最高传 输率的理论值为133MB/s，所以I/O性能是其弱项。 SATA产品 第一代SATA接口的标准为150MB，接近于SCSI Ultra160 I/O速率，价格却明显低于SCSI硬盘，性价比最突出。
RAID1：磁盘镜像和磁盘双工
在 RAID 1 系统中，相同的数 据被存储在两个硬盘上 （100% 冗余）。当一个磁盘 驱动器发生故障时，在另一个 磁盘上可立即获得数据，从而 无损数据完整性。通过一个 SCSI 通道映射两个磁盘时我们 称之为"磁盘镜像"。如果每个 磁盘都与独立的 SCSI 通道连 接，我们称之为"磁盘双工" （更加安全）。RAID 1 为数据 安全和系统可用性提供了一种 简单及高效的解决方案。
阵 列 控 制 器
磁盘阵列系统
建邦科技(Tekram)公司 Intelligent RAID DC-922 磁盘阵列卡
微处理器: Intel i960RM 100MHz 64Bit RISC I/O Processor SCSI 控制芯片: LSI SYMBIOS 53C896 SCSI Chipset
半光纤产品
内部使用SATA或SCSI硬盘，外部主机通道是2G Fibre。
FC-RAID
磁盘阵列的实现方式
基本原理 一个“阵列控制器”（Array controller）来控制多个硬盘的 相互连接、使多个硬盘的读写同步以减少错误、提高效率和可 靠性的存储控制技术。 软阵列(Software RAID) 通过软件(如操作系统)实现，占用CPU时间，可靠性较差，一 般不用 1.整体拥有成本较低 2.需要服务器主机进行全部的RAID 运算 3.会大幅降低服务器整体效能 4.操作系统异常时无法提供任何保护 5.可靠性较低 硬阵列(Hardware RAID Adapter) 通过专门的阵列控制器实现
磁盘阵列的两个基本技术
磁盘延伸(Disk Spanning)
把小容量的磁盘延伸 为大容量的单一磁盘， 用户不必规划数据在 各磁盘的分布，从且 提高了磁盘空间的使 用率。SCSI磁盘阵列 更可连接几十个磁盘， 形成数十GB到数百 GB的阵列，使磁盘容 量几乎可作无限的延 伸; 。
优点：传输率和硬盘利 用率最高，价格便宜。 缺点： 无冗余，可靠 性最差，其中一个磁盘 发生故障，所有数据将 丢失。 应用：通常使用在暂存 数据和高 I/O 速率的工 作站 。
RAID 0 Striping
With RAID 0 and using the 2×80Gb hard disks you would get the full 160Gb of storage space. Although the data is split between the 2 hard disks. There is no data redundancy (duplicate data). This allows for the full storage space to be used.
优点：可用性高，即使一个磁盘发生故 障，逻辑硬盘上的数据依然可用。 缺点：需要 2 个磁盘，但只使用其中一 个存储数据。 应用：通常使用于较小的系统，其中一 个磁盘的容量足够，并用作启动盘。
RAID 1
RAID 1 Mirroring
When using two 80Gb hard disks with the RAID 1 function you would only receive 80Gb of storage space. Because you are using the two drives to contain the same data, the logical drive will appear as a single 80Gb drive.
Array of Independent Disks，廉价硬盘冗 余阵列 基本概念来自於集结多个容量小、 又不贵的硬磁盘组成一个磁盘阵 列，产生比一个容量大但是较贵 的硬磁盘还要好的效能。 通常说的“磁盘阵列”则是指由 自带CPU的阵列控制器控制的一 个硬盘阵列柜——一种海量存储 设备
磁盘阵列产品的分类
为什么需要RAID 的十大理由
1.确保数据的完整及有效。 2.确保数据的可靠性。 3.确保商业竞争优势。 4.增进磁盘存取效率。 5.服务器的必要安全配备。 6.有重要数据的PC 安全设备。 7.多媒体之播放加速。 8.可实时备份数据，不必担心硬盘损毁。 9.节省传统备份方式之人力、时间及高成本设备的浪费。 10.加大硬盘的固定容量。
RAID 0: 单纯数据条块化
“数据条块化”的“无容错能力”磁盘驱动器群组 所有磁盘阵列系统中，数据存取效能最佳和磁盘空间利用率最高的一种
Disk striping也称为RAID 0， 将所有硬盘组成一 个阵列，可同时多盘读写，对于一个由n个硬盘组 成的RAID 0阵列，存储速度理论上是单个硬盘的 n倍。对操作系统来说，组成RAID 0的磁盘被视 为一个单独的逻辑磁盘。但RAID 0不提供任何数 据冗余，如果阵列内的某个磁盘出现了错误，所 有的数据都会丢失。所以通常要使用其他备份方 式（如磁带）来提高可靠度。(据对DELL阵列产 品PowerVault 660F/224F的研究，配有14个硬盘 的RAID 0系统三年内发生数据损失的可能性可达 77%)。
磁盘阵列的两个基本技术
磁盘或数据条块化 (Disk Striping or Data Striping)
数据按需要分段，从第一个磁盘开始放，放到最後一个磁盘再回到第 一个磁盘放起，直到数据分布完毕。从上图我们可以看出，数据以分 段于在不同的磁盘，整个阵列的各个磁盘可同时作读写，故数据分段 使数据的存取有最好的效率，理论上本来读一个包含四个分段的数据 所需要的时间约=(磁盘的access time +数据的transfer time)×4次， 现在只要一次就可以完成。
网络系统集成技术 Networks System Integrating
第八章 网络存储备份技术
本章主要内容
RAID存储技术 网络存储方案 DAS存储技术 SAN存储技术 NAS存储技术 网络备份技术（自学）
8.1 RAID 存储技术
什么是磁盘阵列？
RAID
Redundant
RAID 10
RAID 0+1的综合体
RAID 10 是 RAID 0 (性能) 和 RAID 1(数据安 全)的结合，以提供了良好的性能和数据安全 性。与 RAID 0 相同之处在于，在较高负载 条件下可以保证最佳性能。与 RAID 1 相同 之处在于，50% 的安装容量被用作冗余。
在RAID 0+1配臵下，数据被分段存入到一个 磁盘组1，然后又被镜象到另一个磁盘组2， 从而既产生了良好的输入/输出性能，又可获 得了良好的可靠性。如果一个磁盘组中的硬 盘出现错误，该磁盘组的数据将会丢失，但 所有数据都保留在镜象磁盘组上。但如果第 二个磁盘组中任何一个硬盘在第一个磁盘组 恢复前出现错误，那么所有的数据都会丢失。 (据对DELL阵列产品PowerVault 660F/224F 的研究，配有14个硬盘的RAID 0+1系统三年 内发生数据损失的可能性低于10%)。
优点：可用性高，即使一个 磁盘发生故障，逻辑硬盘上 的数据依然可用 优点：良好的写入性能 缺点：需要偶数个磁盘，最 少为 4 个，另外只能使用一 半的磁盘容量 应用：通常使用于需要较高 序列写入性能的场合
RAID 0+1 Striping and Mirroring
In this example we would need to use 4 80Gb drives. RAID 0+1 is a combination of the two above and so storage works out as a combination of the two as well. The logical drive will appear as a single drive, this drives capacity will be 160Gb. The 2 striped drives will be included in the logical drives space, but as above the mirrored drives will appear invisible to the user.
SCSI磁盘阵列
中端产品，丰富的产品系列（如双控制器、冗余电源、风扇，避 免系统的单点故障的SCSI存储产品）将业务的不停顿服务变为可 能。容量可按需求扩容也是SCSI主要的性能之一。
wenku.baidu.comFC磁盘阵列
高端产品，所有的先进技术都在FC磁盘阵列系统中体现--完善的 硬件冗余、Cableless无线缆模块化设计、涡轮散热系统、LES监 控模块、GUI的管理软件等等。其中全光纤产品内部使用FC硬盘， 无论是外部主机通道还是内部磁盘通道都是2Gb/s带宽。
RAID级别
磁盘阵列中针对不同的应用使用的不同技术，称为 RAID level，每一level代表一种应用技术 。 目前业界公认的标准是RAID 0～RAID 5。但level 并不代表技术的高低，level 5并不高于level 3， level 1也不低过level 4，至于要选择那一种RAID level的产品，纯视用户的操作环境及应用而定（很 多人对磁盘阵列的误解，以为磁盘阵列非要RAID 5 不可）。其他如RAID 6，RAID 7，乃至RAID 10等， 都是厂商各做各的，并无一致的标准。 常用的RAID级别有：RAID0，RAID1，RAID5和 RAID10（RAID 0+1）
Tekram DC-922 的心脏Intel i960RM I/O Processor
为什么需要磁盘阵列？
提高存储速度 过去十多年来，CPU的处理速度增加了数十倍， 内存的存取速度亦大幅增加，而数据储存装臵-主要是磁盘(hard disk)——的存取速度只增加了 三、四倍，形成电脑系统的瓶颈，拉低了电脑系 统的整体性能，若不能有效的提升磁盘的存取速 度，CPU、内存及磁盘间的不平衡将使CPU及内 存的改进形成浪费。 提高存储可靠性 提供为实现数据保护而必需的数据冗余
RAID 1
“磁盘镜像备份”磁盘驱动器群组 所有拥有容错能力的磁盘阵列系统中，容错能力最好，磁盘空间利用率最低，数 据存取效率最高的一种
使用磁盘镜像(disk mirroring) 技术，并以磁盘 延伸的方式形成阵列，以数据分段的方式进 行储存，故与RAID 0具有几乎相同的读写性 能。但RAID1还能完全做到了容错和不停机。 “容错”— 即使磁盘故障，数据仍能保持完 整。 “不停机”—发生磁盘故障时系统能持续工 作而不停顿，仍可正常读写磁盘并可将此磁 盘拆下来而不影向其他磁盘的操作，待新的 磁盘换上去之后，系统即时做镜像，将数据 重新复上去。 RAID 1在容错及存取的性能上是所有RAID level之冠。(据对DELL阵列产品PowerVault 660F/224F的研究，配有14个硬盘的RAID 1 系统三年内发生数据损失的可能性低于7%)。
如何提高磁盘的存取速度？
法二：使用磁盘阵列控制技术 把多个磁盘组成一个阵列，当 作单一磁盘使用。它将数据以 “条块”(striping)的方式储 存在不同的磁盘中，存取数据 时，阵列中的相关磁盘一起动 作，大幅减低数据的存取时间， 同时有更佳的空间利用率。
磁盘阵列系统的基本功能
一般高性能的磁盘阵列都是以硬件——把磁盘快 取控制及磁盘阵列结合在一个阵列控制器(RAID controller)上——形式出现，满足人们对磁盘输 出入系统的四大要求:
如何提高磁盘的存取速度？
法一：使用磁盘高速缓存(disk cache)控制技术 将从磁盘读取的数据存在高速缓存(cache)中以 减少磁盘存取的次数。 这种方式在单任务环境（如DOS）之下，对大量 数据的存取有很好的性能(量小且频繁的存取则不 然)，但在多任务环境（如Windows）之下，或 因为要不停的作数据交换的动作，或因为数据库 的频繁存取(每一记录都很小)，就不能显示其性 能。而且这种方式没有任何安全保障。
IDE磁盘阵列
低端产品， 按使用硬盘可分为ATA和S-ATA ATA产品 使用普通ATA硬盘，成本低，但P-ATA的硬盘最高传 输率的理论值为133MB/s，所以I/O性能是其弱项。 SATA产品 第一代SATA接口的标准为150MB，接近于SCSI Ultra160 I/O速率，价格却明显低于SCSI硬盘，性价比最突出。
RAID1：磁盘镜像和磁盘双工
在 RAID 1 系统中，相同的数 据被存储在两个硬盘上 （100% 冗余）。当一个磁盘 驱动器发生故障时，在另一个 磁盘上可立即获得数据，从而 无损数据完整性。通过一个 SCSI 通道映射两个磁盘时我们 称之为"磁盘镜像"。如果每个 磁盘都与独立的 SCSI 通道连 接，我们称之为"磁盘双工" （更加安全）。RAID 1 为数据 安全和系统可用性提供了一种 简单及高效的解决方案。
阵 列 控 制 器
磁盘阵列系统
建邦科技(Tekram)公司 Intelligent RAID DC-922 磁盘阵列卡
微处理器: Intel i960RM 100MHz 64Bit RISC I/O Processor SCSI 控制芯片: LSI SYMBIOS 53C896 SCSI Chipset
半光纤产品
内部使用SATA或SCSI硬盘，外部主机通道是2G Fibre。
FC-RAID
磁盘阵列的实现方式
基本原理 一个“阵列控制器”（Array controller）来控制多个硬盘的 相互连接、使多个硬盘的读写同步以减少错误、提高效率和可 靠性的存储控制技术。 软阵列(Software RAID) 通过软件(如操作系统)实现，占用CPU时间，可靠性较差，一 般不用 1.整体拥有成本较低 2.需要服务器主机进行全部的RAID 运算 3.会大幅降低服务器整体效能 4.操作系统异常时无法提供任何保护 5.可靠性较低 硬阵列(Hardware RAID Adapter) 通过专门的阵列控制器实现