《磁盤(pán)管理》PPT課件.ppt

網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ) 第四章磁盤(pán)管理 一 Windows系統(tǒng)的文件類型及特點(diǎn) 二 獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列技術(shù) 第四章磁盤(pán)管理 概念 磁盤(pán) 計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)系統(tǒng)中永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的必備設(shè)備 磁盤(pán)管理 利用磁盤(pán)以及操作系統(tǒng)提供的管理功能或特性 加強(qiáng)對(duì)磁盤(pán)介質(zhì)和數(shù)據(jù)的安全管理 一 Windows系統(tǒng)的文件類型及特點(diǎn) 文件系統(tǒng) FileSystem 操作系統(tǒng)用于明確磁盤(pán)或分區(qū)上的文件基本屬性的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 即在磁盤(pán)上組織文件的方法 文件系統(tǒng)可以有不同的格式 叫做文件系統(tǒng)類型 filesystemtypes Windows的文件系統(tǒng) FAT FAT32和NTFS 1 FAT FAT FileAllocationTable 文件分配表在一些操作系統(tǒng)的磁盤(pán)中維護(hù)的表格或者列表 用來(lái)跟蹤存儲(chǔ)在磁盤(pán)中各種文件的位置 大小等信息 支持的操作系統(tǒng) Windows MacOS 多種UNIX版本 特點(diǎn) FAT又稱為FAT16使用FAT16格式化的分區(qū)至多有64KB個(gè)分配單元 簇 每個(gè)簇最大為32KB 32KB 64K個(gè)簇 即 FAT16分區(qū)最大不超過(guò)2GB 特點(diǎn) 文件系統(tǒng)限制使用8 3格式的文件命名規(guī)范句點(diǎn)之前部分的最大長(zhǎng)度為8個(gè)字符 句點(diǎn)之后部分的最大長(zhǎng)度為3個(gè)字符 必須以字母或數(shù)字開(kāi)頭 并且不得包含空格文件名不區(qū)分大小寫(xiě)字母例 符合8 3標(biāo)準(zhǔn)的文件名 abc123 txt 2 FAT32 早期DOS的FAT16文件系統(tǒng)的增強(qiáng)由16位擴(kuò)充為32位支持的操作系統(tǒng) Windows95OSR2和Windows98 特點(diǎn) FAT32成為使用大容量硬盤(pán)存儲(chǔ)文件的有效的選擇 在硬盤(pán)的分區(qū)超過(guò)512MB時(shí)使用 會(huì)更高效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)減少硬盤(pán)空間的浪費(fèi)會(huì)使程序運(yùn)行加快 使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源更少 特點(diǎn) FAT32支持最大為2TB的驅(qū)動(dòng)器 硬盤(pán) FAT32可以更高效地使用空間 FAT32更穩(wěn)定可靠 FAT32更靈活 3 NTFS NTFS NTFileSystem WindowsNT以上操作系統(tǒng)所使用的文件系統(tǒng)NTFS的新增特性 包括容錯(cuò)性和增強(qiáng)安全性等方面 NTFS的容錯(cuò)功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于FAT 特點(diǎn) NTFS需要耗費(fèi)的資源要大于FAT 如果用戶所使用的分區(qū)容量小于200MB 那么應(yīng)當(dāng)選擇FAT文件系統(tǒng)以避免NTFS文件系統(tǒng)自身占用過(guò)多磁盤(pán)空間 NTFS分區(qū)的最大容量為16EB NTFS可在不顯示錯(cuò)誤消息的情況下自動(dòng)修復(fù)硬盤(pán)錯(cuò)誤 應(yīng)用方案 用戶如何挑選合適的文件類型 從以下幾個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量 兼容性卷容量容錯(cuò)性安全性文件壓縮 1 兼容性 在規(guī)劃時(shí) 如果多種操作系統(tǒng)都將對(duì)該分區(qū)進(jìn)行訪問(wèn) 那么用戶必須使用一種所有操作系統(tǒng)均可讀取的文件系統(tǒng) FAT具有普遍兼容性 例如 一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)安裝了Windows2000與Windows98兩種操作系統(tǒng) 并且這兩種操作系統(tǒng)都需要對(duì)同一個(gè)分區(qū)進(jìn)行訪問(wèn) 那么用戶必須通過(guò)FAT方式對(duì)該分區(qū)進(jìn)行格式化 2 卷容量 分區(qū)物理容量 案例 如果用戶要使分區(qū)容量超過(guò)2GB 采用何種策略 方法一 用戶通過(guò)FAT32或NTFS方式對(duì)其進(jìn)行格式化方法二 將其拆分為多個(gè)容量較小的分區(qū) 3 容錯(cuò)性 Windows2000 2003能夠通過(guò)軟件方式對(duì)幾種用以提高訪問(wèn)速度并實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)性的交替磁盤(pán)訪問(wèn)方式提供支持 普通RAID0卷 帶區(qū)集 RAID5卷 這類訪問(wèn)方式需要NTFS為其提供支持 4 安全性 NTFS擁有一套內(nèi)建的安全機(jī)制 通過(guò)該安全機(jī)制用戶可以為文件夾或單個(gè)文件設(shè)置不同權(quán)限 這些權(quán)限可以在本地及遠(yuǎn)程對(duì)文件與文件夾加以保護(hù) 例如 如果有人在其他用戶的計(jì)算機(jī)上嘗試使用受限文件 那么NTFS將對(duì)這些文件予以保護(hù) 5 文件壓縮 NTFS這項(xiàng)功能使用戶能夠?qū)x定文件或文件夾進(jìn)行壓縮 由于此項(xiàng)功能以文件為單位進(jìn)行壓縮 所以局部硬盤(pán)故障 例如磁盤(pán)壞道等 不會(huì)破壞整個(gè)壓縮方案并導(dǎo)致磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)丟失 4 FAT16 FAT32和NTFS之間的比較 表4 1中列出了不同的操作系統(tǒng)所支持的文件系統(tǒng) 注意點(diǎn) FAT與NTFS文件系統(tǒng)之間不存在逆操作可以將FAT轉(zhuǎn)換為NTFS 但不能夠?qū)TFS轉(zhuǎn)換為FAT FAT轉(zhuǎn)換為NTFS 可以使用Windows操作系統(tǒng)提供的convert命令 例如 用戶需要將磁盤(pán)分區(qū) E 轉(zhuǎn)換成為NTFS文件系統(tǒng) 那么就可以輸入 converte fs ntfs 命令來(lái)進(jìn)行 二 獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列 獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列 RedundantArrayofIndependentDisks RAID 早期 RAID被稱為廉價(jià)冗余磁盤(pán)陣列 RedundantArrayofInexpensiveDisks 簡(jiǎn)稱為 磁盤(pán)陣列 后來(lái)RAID中的字母I被改作了Independent RAID就成了 獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列 樣式 磁盤(pán)陣列其樣式有三種 外接式磁盤(pán)陣列柜最常被使用大型服務(wù)器上 產(chǎn)品的價(jià)格很貴 內(nèi)接式磁盤(pán)陣列卡價(jià)格便宜 需要較高的安裝技術(shù) 適合技術(shù)人員使用操作利用軟件來(lái)仿真會(huì)拖累機(jī)器的速度 不適合大數(shù)據(jù)流量的服務(wù)器 1 磁盤(pán)管理的基本概念 磁盤(pán)管理程序是用于管理系統(tǒng)中的硬盤(pán) 卷或分區(qū)的系統(tǒng)程序 通過(guò)磁盤(pán)管理 用戶可以使用文件系統(tǒng)創(chuàng)建卷 格式化卷 初始化磁盤(pán)以及創(chuàng)建容錯(cuò)磁盤(pán)系統(tǒng) 1 基本磁盤(pán)和基本卷 磁盤(pán)管理中兩種類型 基本磁盤(pán)和動(dòng)態(tài)磁盤(pán)基本磁盤(pán) 即一個(gè)物理磁盤(pán)在安裝到計(jì)算機(jī)后 操作系統(tǒng)默認(rèn)將其設(shè)置為基本磁盤(pán) 基本磁盤(pán)在使用之前需要?jiǎng)澐殖梢粋€(gè)或多個(gè)磁盤(pán)分區(qū) 磁盤(pán)基礎(chǔ) 磁盤(pán)分區(qū)形式 MBR分區(qū)表 MasterBootRecord 即硬盤(pán)的主引導(dǎo)記錄 支持最大卷為2TB terabytes 并且每個(gè)磁盤(pán)最多有4個(gè)主分區(qū) 或3個(gè)主分區(qū) 1個(gè)擴(kuò)展分區(qū)和無(wú)限制的邏輯驅(qū)動(dòng)器 GPT分區(qū)表 GloballyUniqueIdentifierPartitionTableFormat 全局唯一標(biāo)識(shí)磁盤(pán)分區(qū)表格式 支持最大卷為18EB exabytes 并且每磁盤(pán)最多有128個(gè)分區(qū) 與MBR分區(qū)的磁盤(pán)不同 至關(guān)重要的平臺(tái)操作數(shù)據(jù)位于分區(qū) 而不是位于非分區(qū)或隱藏扇區(qū) 另外 GPT分區(qū)磁盤(pán)有多余的主要及備份分區(qū)表來(lái)提高分區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性 只有基于EFI主板的系統(tǒng)支持從GPT啟動(dòng) BIOS不支持 歷史悠久 應(yīng)用廣泛的一種磁盤(pán)類型兼容性好 兼容微軟所有操作系統(tǒng)磁盤(pán)分區(qū) 主分區(qū) 擴(kuò)展分區(qū) 邏輯分區(qū) 基本磁盤(pán)的分區(qū)類型 主磁盤(pán)分區(qū)擴(kuò)展磁盤(pán)分區(qū)磁盤(pán)分區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 分區(qū)表 分區(qū)表為磁盤(pán)上的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域分區(qū)表被存儲(chǔ)在位于整個(gè)磁盤(pán)的第一個(gè)扇區(qū)的主引導(dǎo)記錄 MasterBootRecord MBR 文件內(nèi) 最多可以創(chuàng)建3 4個(gè)主磁盤(pán)分區(qū) 與1個(gè)擴(kuò)展磁盤(pán)分區(qū) 擴(kuò)展磁盤(pán)分區(qū)又可創(chuàng)建多個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)器 每一個(gè)分區(qū)可以分配一個(gè)驅(qū)動(dòng)器號(hào) 一般從C 開(kāi)始 依此類推 基本卷 基本磁盤(pán)內(nèi)的每一個(gè)磁盤(pán)分區(qū)或邏輯驅(qū)動(dòng)器又稱為 基本卷 主分區(qū)是可以用來(lái)引導(dǎo)操作系統(tǒng)每塊基本磁盤(pán)可以建立一到四個(gè)主分區(qū)只能有一個(gè)主分區(qū)處于激活狀態(tài) 只有WindowsNT XP 2000 Server2003才真正支持多主分區(qū) C 主分區(qū) 主分區(qū) 基本磁盤(pán)最多可以有 4個(gè)主分區(qū)或3個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)擴(kuò)展分區(qū)可進(jìn)一步劃分為多個(gè)邏輯分區(qū) 擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū) 2 動(dòng)態(tài)磁盤(pán)和動(dòng)態(tài)卷 高級(jí)用戶和IT專業(yè)人員可能使用動(dòng)態(tài)磁盤(pán) 他們通常為提高性能和可靠性而使用計(jì)算機(jī)中的多個(gè)硬盤(pán)來(lái)管理數(shù)據(jù) 動(dòng)態(tài)磁盤(pán)的特點(diǎn) 卷的數(shù)量可以超過(guò)四個(gè)卷可以擴(kuò)展和轉(zhuǎn)換支持容錯(cuò)兼容性 Windows2000 WindowsServer2003 WindowsXP動(dòng)態(tài)磁盤(pán)卷有五種類型簡(jiǎn)單卷跨區(qū)卷鏡像卷帶區(qū)卷RAID 5卷 特點(diǎn) 單個(gè)磁盤(pán)上的空間只能在動(dòng)態(tài)磁盤(pán)上創(chuàng)建可使用NTFS FAT 或FAT32文件系統(tǒng)可以被擴(kuò)展 NTFS文件系統(tǒng) 創(chuàng)建簡(jiǎn)單卷 選擇卷類型 輸入卷的容量 創(chuàng)建完成的簡(jiǎn)單卷 A 簡(jiǎn)單卷 由兩塊或多塊硬盤(pán)上的存儲(chǔ)空間組成每塊磁盤(pán)可以提供不同的磁盤(pán)空間可以隨時(shí)擴(kuò)展容量 NTFS文件系統(tǒng) B 跨區(qū)卷 創(chuàng)建跨區(qū)卷選擇卷類型選擇跨區(qū)卷使用的磁盤(pán)和容量建立完成后在磁盤(pán)管理器中的跨區(qū)卷 跨區(qū)卷 由兩塊或兩塊以上硬盤(pán)組成但是每塊硬盤(pán)所貢獻(xiàn)的空間大小必須相同讀寫(xiě)效率高 數(shù)據(jù)以64K為單位寫(xiě)到所有的磁盤(pán) C 帶區(qū)卷 RAID0 創(chuàng)建帶區(qū)卷選擇卷類型選擇帶區(qū)卷使用的磁盤(pán)和容量磁盤(pán)管理中的帶區(qū)卷 帶區(qū)卷 帶區(qū)集 帶區(qū)集 通過(guò)將2 32個(gè)磁盤(pán)上的可用空間區(qū)域合并到一個(gè)卷上創(chuàng)建的 數(shù)據(jù)被分塊并以固定的順序分布在該卷中的所有磁盤(pán)中 例如 用戶有5個(gè)容量為18GB的磁盤(pán) 那么將可以創(chuàng)建出一個(gè)容量有18 5 90GB的卷 帶區(qū)集提供了最佳的磁盤(pán)操作性能 但是如果帶區(qū)集中的某一個(gè)磁盤(pán)發(fā)生故障 那么整個(gè)卷中的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失 由兩塊磁盤(pán)組成每塊磁盤(pán)提供相同大小的空間支持容錯(cuò) 即一塊硬盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失磁盤(pán)空間利用率50 D 鏡像卷 RAID1 創(chuàng)建鏡像卷選擇鏡像卷選擇鏡像使用的磁盤(pán)和容量磁盤(pán)管理器中的鏡像卷 鏡像卷 至少需要三塊硬盤(pán)每塊硬盤(pán)必須提供相同的磁盤(pán)空間提供容錯(cuò)功能磁盤(pán)空間利用率n 1 n n為磁盤(pán)數(shù)量 磁盤(pán)1 磁盤(pán)2 磁盤(pán)3 E RAID5卷 創(chuàng)建RAID5卷選擇卷類型選擇最少3塊磁盤(pán) 并設(shè)定磁盤(pán)容量磁盤(pán)管理器中的RAID5卷 RAID5卷 2 RAID的組成 RAID是由多個(gè)獨(dú)立的高性能磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組成的磁盤(pán)子系統(tǒng) 如圖4 2是RAID的組成結(jié)構(gòu)示意圖 兩大部分 RAID控制器RAID控制器是RAID系統(tǒng)的核心 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的交換 緩沖 并管理主機(jī) 或網(wǎng)絡(luò) 與磁盤(pán)陣列之間的數(shù)據(jù)流 RAID控制器通常以高速接口技術(shù) 如光纖通道 SCSI等 與主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)相連接 磁盤(pán)陣列 3 RAID的內(nèi)部結(jié)構(gòu) RAID的邏輯結(jié)構(gòu)與RAID的配置有關(guān) 而RAID的配置又與RAID控制器的通道個(gè)數(shù)及其成員磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的連接能力有關(guān) RAID系統(tǒng) 根據(jù)通道個(gè)數(shù)的不同 一般分為 單通道RAID多通道RAID A 單通道RAID 它的RAID控制器擁有一個(gè)通道和一個(gè)磁盤(pán)緩沖 每個(gè)磁盤(pán)只有一個(gè)端口 RAID控制器通過(guò)該端口來(lái)尋址陣列中的每個(gè)成員驅(qū)動(dòng)器 在該系統(tǒng)中 RAID控制器將I O操作分配給各成員磁盤(pán) B 多通道RAID 多通道RAID又分為 單磁盤(pán)接口RAID雙磁盤(pán)接口RAID在多通道RAID系統(tǒng)中 以雙通道居多 一般最多可以達(dá)到6個(gè)通道 通道數(shù)越多 每個(gè)RAID控制器所連接的磁盤(pán)數(shù)量將越多 從而存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量也越大 結(jié)構(gòu)一 結(jié)構(gòu)二 每一個(gè)RAID控制器與每個(gè)成員驅(qū)動(dòng)器都有兩個(gè)連接接口提高了系統(tǒng)的可靠性 控制器可以通過(guò)任何一個(gè)通道與任意一個(gè)成員磁盤(pán)通信 如果一個(gè)通道出現(xiàn)故障 另一個(gè)通道也能夠正常工作 對(duì)于成員驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō) 如果一個(gè)接口出現(xiàn)故障 另一個(gè)接口也能夠正常工作 4 RAID技術(shù)的特點(diǎn) RAID 一種使用磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的方法將一組磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器用某種邏輯方式聯(lián)系起來(lái) 作為邏輯上的一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)使用 一般情況下 采用RAID技術(shù)組成的邏輯磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的容量要小于各個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器容量的總和具體實(shí)現(xiàn) 硬件 軟件 特點(diǎn) 成本低 功耗小傳輸速率高可以利用普通磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)功能安全保護(hù)是非常廉價(jià)的 很適合中小型局域網(wǎng)用戶使用 常見(jiàn)的幾種級(jí)別 根據(jù)系統(tǒng)所提供的磁盤(pán)I O性能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性的不同 目前普遍使用的RAID可分為 RAID0RAID1RAID0 1RAID3RAID5不同的級(jí)別具有不同的功能和特點(diǎn) 5 RAID0 RAID0也稱之為 帶區(qū)集 一種無(wú)冗余 無(wú)校驗(yàn)的磁盤(pán)陣列任何一個(gè)硬盤(pán)或分區(qū)損壞時(shí) 將造成所有數(shù)據(jù)的丟失 一般用在對(duì)數(shù)據(jù)安全要求不高 但對(duì)速度要求很高的環(huán)境中 如小型局域網(wǎng)服務(wù)器 當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí) 數(shù)據(jù)先被分割成大小為64KB的數(shù)據(jù)塊 然后并行存儲(chǔ)到帶區(qū)集中的每個(gè)磁盤(pán)中 系統(tǒng)讀取磁盤(pán)數(shù)據(jù)時(shí) 將同時(shí)從各個(gè)磁盤(pán)并發(fā)讀取數(shù)據(jù)塊 經(jīng)自動(dòng)整合后形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù) 6 RAID1 RAID1 鏡像磁盤(pán)陣列 RAID1具有很好的容錯(cuò)能力 但是當(dāng)硬盤(pán)控制卡受損時(shí) 數(shù)據(jù)將無(wú)法讀取 可采用磁盤(pán)雙工來(lái)解決 最高的安全性 只用一半的磁盤(pán)空間來(lái)存儲(chǔ) 磁盤(pán)雙工 將兩個(gè)硬盤(pán)分別安裝在不同的硬盤(pán)控制卡上 如果一塊硬盤(pán)控制卡受損時(shí) 另一塊硬盤(pán)控制卡還會(huì)繼續(xù)工作 提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力 RAID1主要用于對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求高 而且要求能夠快速恢復(fù)被損壞數(shù)據(jù)的場(chǎng)合 比如在一些中小型的局域網(wǎng)服務(wù)器上最常使用 7 RAID0 1 RAID0 1是RAID0和RAID1技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物在磁盤(pán)鏡像中建立帶區(qū)集 以擴(kuò)大磁盤(pán)的利用率 8 RAID3 RAID3是一種帶奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)的磁盤(pán)陣列 采用數(shù)據(jù)分割的方式 指定一個(gè)驅(qū)動(dòng)器作為校驗(yàn)盤(pán) 用于存儲(chǔ)奇偶校驗(yàn)的信息 特點(diǎn) 有容錯(cuò)功能 任何一個(gè)單獨(dú)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器損壞時(shí)都可以恢復(fù) 數(shù)據(jù)讀取速度快的優(yōu)點(diǎn) 寫(xiě)盤(pán)速度不高 9 RAID5 一種帶奇偶校驗(yàn)的帶區(qū)集 在RAID0的基礎(chǔ)上增加了對(duì)寫(xiě)入數(shù)據(jù)的安全恢復(fù)功能 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)塊分散存放在帶區(qū)集的所有硬盤(pán)中 同時(shí)每個(gè)硬盤(pán)都有一個(gè)固定區(qū)域 約占所使用硬盤(pán)分區(qū)的1 3 來(lái)存放一個(gè)奇隅校驗(yàn)數(shù)據(jù) 有非常好的容錯(cuò)能力硬盤(pán)空間無(wú)法全部用來(lái)保存正常數(shù)據(jù) 10 RAID6 RAID6在RAID5基礎(chǔ)上 為了進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù) 是一種擴(kuò)展RAID5等級(jí) RAID6通過(guò)提供兩級(jí)冗余的方法來(lái)保證在系統(tǒng)中同時(shí)有兩塊硬盤(pán)出現(xiàn)故障時(shí) 陣列還能夠繼續(xù)工作 11 RAID2和RAID4 RAID2的設(shè)計(jì)思想是使用海明碼 Hammingcode 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)校驗(yàn)冗余 RAID4是一種獨(dú)立訪問(wèn)RAID的實(shí)現(xiàn) 它也同樣使用一個(gè)專用的校驗(yàn)磁盤(pán) 與RAID3不同的是 RAID4有更多的分塊 使多個(gè)I O請(qǐng)求