存儲基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

1、Huawei Symantec Technologies Co., Ltd. 日程 網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)3硬盤技術(shù)簡介硬盤技術(shù)簡介1 1磁盤陣列簡介2存儲軟件功能介紹4備份基礎(chǔ)知識5遠程容災(zāi)基礎(chǔ)知識6硬盤主要物理結(jié)構(gòu)盤片馬達(motor)底座（Base）磁頭PCB及RV傳感器硬盤接口硬盤的基本參數(shù)l容量硬盤的容量MB或GB為單位。容量指標(biāo)還包括硬盤的單碟容量單，是指包括正反兩面在內(nèi)的單個盤片的總?cè)萘?。單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。l轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速(Rotational speed)是指盤片每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)RPM（Round Per Minute) 。 l平均訪問時間平均訪問時間(Aver

2、age Access Time)是指磁頭從起始位置到達目標(biāo)磁道位置，并且從目標(biāo)磁道上找到要讀寫的數(shù)據(jù)扇區(qū)所需的時間。平均訪問時間體現(xiàn)了硬盤的讀寫速度，它包括平均尋道時間+平均等待時間。平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間，一般8ms以內(nèi)。平均等待時間是指磁頭已處于要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區(qū)旋轉(zhuǎn)至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉(zhuǎn)一周所需的時間的一半，一般應(yīng)在4ms以下。l傳輸速率傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率是指硬盤讀寫數(shù)據(jù)的速度，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。硬盤數(shù)據(jù)傳輸率又包括了內(nèi)部數(shù)據(jù)傳

3、輸率和外部數(shù)據(jù)傳輸率。內(nèi)部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱為持續(xù)傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盤緩沖區(qū)未用時的性能。內(nèi)部傳輸率主要依賴于硬盤的旋轉(zhuǎn)速度。外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標(biāo)稱的是系統(tǒng)總線與硬盤緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳輸率，外部數(shù)據(jù)傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關(guān)。l緩存硬盤緩存的目的是為了解決系統(tǒng)前后級讀寫速度不匹配的問題，以提高硬盤的讀寫速度。常用指標(biāo)硬盤的主要技術(shù)lS.M.A.R.TSelf-Mo

4、nitoring ,Analysis and Reporting Technology，自監(jiān)測、分析及報告技術(shù)，監(jiān)測磁頭、磁盤、馬達、電路等部件，然后根據(jù)得到的關(guān)于各部件運行情況與歷史記錄的數(shù)據(jù)進行分析、比較，根據(jù)需要會自動向用戶發(fā)出警告lTCQTagged Command Queuing ，標(biāo)記命令隊列l(wèi)NCQNative Command Queuing ，本機命令隊列，是SATA 規(guī)范支持的一種新的功能，支持NCQ的硬盤可以對指令進行排隊（多達32條指令），重新編排指令執(zhí)行次序，也可以立即執(zhí)行指令，可提高硬盤的性能，減少CPU占用率lDuty Cycle指硬盤的工作負(fù)荷， 定義為特定時間段

5、內(nèi)硬盤用于尋道、讀/寫操作的時間占總時間的百分比。100%即表示硬盤每天24小時不停在進行讀寫操作lSCT即S.M.A.R.T Command Transport，該技術(shù)在硬盤內(nèi)部劃出一部分扇區(qū)做為日志記錄，分析SMART命令包含的狀態(tài)信息，判斷硬盤的工作狀況從而調(diào)節(jié)負(fù)載（比如數(shù)據(jù)流量）來保證硬盤可靠性常見存儲接口技術(shù)存存 儲儲 接接 口口IDE/ATASATAFCSASSCSI FC接口概述SASSATAFCSCSIATA/IDELCLCSCSC硬盤類型接口視圖各類硬盤對比ATASATASCSISASFC轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速（RPM）7,2007,20015,00015,00015,000緩存（緩存（

6、MB）8/168/16/328/168/168/16串行串行/并行并行并行并行串行串行并行并行串行串行串行串行容量（容量（GB）25020003002000450/600年失效率年失效率AFR0.73%0.55%0.55%TCQ支持支持 支持支持支持支持支持支持支持支持NCQ不支持不支持支持支持*支持支持支持支持支持支持接口速率接口速率不同接口速率不同接口速率不同不同Sata2.0375MB/sSATA3.0750MB/sUltra 640 SCSI640MB/s6Gb SAS750MB/s8Gb/s1000MB/s交易型數(shù)據(jù)使用FC、SAS，歸檔等使用SATA* SATA 接口硬盤支持NCQ

7、，SATA 不支持日程 網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)3硬盤技術(shù)簡介1磁盤陣列簡介磁盤陣列簡介2 2存儲軟件功能介紹4備份基礎(chǔ)知識5遠程容災(zāi)基礎(chǔ)知識6什么是磁盤陣列：磁盤陣列是一種采用RAID技術(shù)、冗余技術(shù)和在線維護技術(shù)制造的一種高性能、高可用的磁盤存儲設(shè)備。磁盤陣列核心技術(shù)：體系結(jié)構(gòu)設(shè)計緩存技術(shù)RAID技術(shù)主機通道連接技術(shù)磁盤陣列磁盤陣列 常見陣列體系結(jié)構(gòu) 通常的中檔控制器設(shè)計 單個或集群的雙控制器前端主機端口，后端光纖環(huán)路鏡像的高速緩存高速緩存. . .光纖通道 后端環(huán)路CPU高速緩存光纖通道主機端口CPU. . .光纖通道主機端口CHIP光纖通道. . .ACPCHIPCHIP矩陣式高端陣列體系結(jié)構(gòu)高速緩

8、存與共享內(nèi)存光纖通道高端企業(yè)級磁盤陣列 CHIP光纖通道. . .ACP光纖通道. . .ACP光纖通道. . .ACPCrossBar高速CPU4Gb/s控制器緩存工作模式前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存寫緩存前端總線系統(tǒng)緩存CPUCPU后端總線讀緩存 寫緩存主機寫入主機寫入數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流反饋反饋寫寫OKOKWrite-backWrite-back回寫回寫主機寫入主機寫入數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流反饋反饋寫寫OKOKWrite-throughWrite-through直寫直寫磁盤控制器的緩存保護技術(shù)FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cache)CPUCPUCPUCPU后端

9、總線后端總線磁盤磁盤FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cache)CPUCPUCPUCPU后端總線后端總線CacheCache電池電池FCFC或或IP(GE)IP(GE)緩存緩存(Cache)(Cache)CPUCPUCPUCPU后端總線后端總線陣列內(nèi)置陣列內(nèi)置UPSUPS三種常見控制器Cache保護設(shè)計cache電池保護電池保護內(nèi)置內(nèi)置UPS保護保護外置外置UPS保護保護陣列外置陣列外置UPSUPS磁盤陣列JBODRAID磁盤陣列磁盤陣列JBODD0FEDD0CBAA,B,C,D,E,F數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寫入JBOD （Just a Bunch of Disks） ：是在

10、邏輯上把幾個物理磁盤一個接一個的串聯(lián)在一起，其目的純粹是為了增加磁盤的容量，并不提供數(shù)據(jù)安全保障。RAIDRAID（Redundant Array of Independent Disks）：獨立冗余磁盤陣列，簡稱磁盤陣列。RAID是按照一定的形式和方案組織起來的存儲設(shè)備。它比單個存儲設(shè)備在速度、穩(wěn)定性和存儲能力上都有很大提高，并且具備一定的數(shù)據(jù)安全保護能力。RAID更有效的數(shù)據(jù)更有效的數(shù)據(jù)組織組織數(shù)據(jù)安全保護數(shù)據(jù)安全保護功能功能RAID的數(shù)據(jù)組織方式D7D4D1驅(qū)動器2D6D3D0驅(qū)動器1D8D5D2驅(qū)動器3條帶2(strip)條帶1(strip)條帶0(strip)磁盤上的數(shù)據(jù)分塊磁盤上的

11、數(shù)據(jù)分塊磁盤上的數(shù)據(jù)分塊分塊分塊：將一個分區(qū)分成多個大小相等的、地址相鄰的塊，這些塊稱為分塊。它是組成條帶的元素。條帶條帶：同一磁盤陣列中的多個磁盤驅(qū)動器上的相同“位置”（或者說是相同編號）的分塊。RAID數(shù)據(jù)存取方式并并 行行 存存 取取l 并行存取模式：并行存取模式：是把所有磁盤驅(qū)動器的主軸馬達作精密的控制，使每個磁盤的位置都彼此同步，然后對每一個磁盤驅(qū)動器作一個很短的I/O數(shù)據(jù)傳送，使從主機來的每一個I/O 指令，都平均分布到每一個磁盤驅(qū)動器，將陣列中每一個磁盤驅(qū)動器的性能發(fā)揮到最大。適用范圍：大型的、數(shù)據(jù)連續(xù)的以長時間順序訪問數(shù)據(jù)為特征的應(yīng)用l 獨立存取模式：獨立存取模式：對每個磁盤驅(qū)

12、動器的存取都是獨立且沒有順序和時間間隔的限制，可同時接收多個I/O Requests，每筆傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量都比較小。適用范圍：數(shù)據(jù)存取頻繁，每筆存取數(shù)據(jù)量較小的應(yīng)用RAID 0的工作原理D4D2D0驅(qū)動器1D6D5D3D1驅(qū)動器2D0,D1,D2,D3,D4,D5條帶2條帶1條帶0各磁盤上的數(shù)據(jù)塊各磁盤上的數(shù)據(jù)塊無差錯控制的條帶化陣列無差錯控制的條帶化陣列D2D1D0D5D4D3D0邏輯磁盤邏輯磁盤RAID 2是RAID 0的改良版，以漢明碼（Hamming Code）的方式將數(shù)據(jù)進行編碼后分割為獨立的位元，并將數(shù)據(jù)分別寫入硬盤中。因為在數(shù)據(jù)中加入了錯誤修正碼（ECC，Error Correcti

13、on Code），所以數(shù)據(jù)整體的容量會比原始數(shù)據(jù)大一些。 RAID 0的特性視頻生成和編輯、圖像編輯等對傳輸帶寬需求較大的應(yīng)用領(lǐng)域。 數(shù)據(jù)無冗余，一旦陣列中有一個驅(qū)動器故障，其中的數(shù)據(jù)將丟失I/O負(fù)載平均分配到所有的驅(qū)動器。由于驅(qū)動器可以同時讀寫，性能在所有RAID級別中最高。磁盤利用率最高 設(shè)計、使用和配置簡單缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍RAID 1的工作原理鏡像結(jié)構(gòu)的陣列鏡像結(jié)構(gòu)的陣列D2D1D0D2邏輯磁盤邏輯磁盤D2D1D0驅(qū)動器1驅(qū)動器2D0,D1,D2經(jīng)過鏡像器經(jīng)過鏡像器D2D1D0RAID 1的特性可應(yīng)用于金融、保險、證券、財務(wù)等對數(shù)據(jù)的可用性和安全性要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域 磁

14、盤空間利用率低，存儲成本高磁盤寫性能提升不大RAID 1對存儲的數(shù)據(jù)進行百分之百的備份，提供最高的數(shù)據(jù)安全保障設(shè)計、使用和配置簡單缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍RAID 3的工作原理D7D4D1驅(qū)動器2D6D3D0驅(qū)動器1D8D5D2驅(qū)動器3D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8P3P2P1校驗驅(qū)動器校驗碼生成帶奇偶校驗碼的并行陣列帶奇偶校驗碼的并行陣列RAID 3的特性適合用于視頻生成、視頻編輯等高吞吐量的應(yīng)用環(huán)境 需要專用磁盤做校驗盤使用，如果校驗盤故障會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無備份任一磁盤寫數(shù)據(jù)將會導(dǎo)致校驗信息的重新計算，校驗盤的寫性能可能會成為瓶頸通過較為簡單的異或運算技術(shù)獲得數(shù)據(jù)

15、備份 陣列中磁盤數(shù)量越多，數(shù)據(jù)備份的成本就越低缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍RAID級別 RAID 4 RAID 4是帶有共享校驗硬盤的獨立數(shù)據(jù)盤（ Independent data disks with shared parity disk），與RAID 3類似，不同在于對數(shù)據(jù)訪問是每次一個盤，而RAID 3是每次一個條帶，RAID4的讀寫性能較差，目前較少使用異或運算異或運算A0B0C0D0A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3P0P1P2P3A0A1A2A3B0B1B2B3C0數(shù)據(jù)盤校驗盤RAID 5的工作原理分布式奇偶校驗碼的獨立磁盤結(jié)構(gòu)分布式奇偶校驗碼的獨立磁盤結(jié)構(gòu)D4

16、P1D1驅(qū)動器2P2D2D0驅(qū)動器1D5D3P0驅(qū)動器3D0,D1,D2,D3,D4,D5RAID 5的特性適合用在文件服務(wù)器、Email服務(wù)器、WEB服務(wù)器等輸入/輸出密集、讀/寫比率較高的應(yīng)用環(huán)境 異或校驗影響存儲性能硬盤重建的過程較為復(fù)雜控制器設(shè)計復(fù)雜高可用性磁盤利用率較高隨機讀寫性能高 校驗信息分布存儲于各個磁盤，避免單個校驗盤的寫操作瓶頸缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍Q5D9RAID6 PQ的工作原理P1D3D6D12D10Q1P2D7D13D11D0Q2P3D14P4D1D4Q3P5Q4D2D5D8驅(qū)動器驅(qū)動器1驅(qū)動器驅(qū)動器2驅(qū)動器驅(qū)動器3驅(qū)動器驅(qū)動器4驅(qū)動器驅(qū)動器5條帶0條帶

17、1條帶2條帶3條帶4RAID6 PQ需要計算出兩個校驗數(shù)據(jù)P和Q，當(dāng)有兩個數(shù)據(jù)丟失時，根據(jù)P和Q恢復(fù)出丟失的數(shù)據(jù)。校驗數(shù)據(jù)P和Q是由以下公式計算得來的： P=D0 D1 D2 Q=( D0) ( D1) ( D2)RAID6 DP的工作原理D12D0D4D8D13D1D5D9D14D2D6D10P3P0P1P2DP3DP0DP1DP2驅(qū)動器驅(qū)動器1驅(qū)動器驅(qū)動器2驅(qū)動器驅(qū)動器3橫向校驗盤橫向校驗盤斜向校驗盤斜向校驗盤條帶0條帶1條帶2條帶3DP4D15D3D7D11驅(qū)動器驅(qū)動器4DPDouble Parity，就是在RAID4所使用的一個行XOR校驗磁盤的基礎(chǔ)上又增加了一個磁盤用于存放斜向的XO

18、R校驗信息 橫向校驗盤中P1P4為各個數(shù)據(jù)盤中橫向數(shù)據(jù)的校驗信息例：P0=D0 XOR D1 XOR D2 XOR D3 斜向校驗盤中DP1DP4為各個數(shù)據(jù)盤及橫向校驗盤的斜向數(shù)據(jù)的校驗信息 例：DP0=D0 XOR D5 XOR D10XOR D15磁盤故障 數(shù)據(jù)恢復(fù)RAID 6的特性適合用在對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和完整性要求極高的環(huán)境采用兩種奇偶校驗消耗系統(tǒng)資源，系統(tǒng)負(fù)載較重磁盤利用率比RAID 5更低配置過于復(fù)雜具有高可靠性可同時允許兩塊磁盤失效至少需要四塊磁盤缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍RAID組合RAID 10D0D2D4D0D2D4D1D3D5D1D3D5磁盤鏡像器磁盤鏡像器磁盤鏡像器

19、磁盤鏡像器D0,D1,D2,D3,D4,D5RAID 10是將鏡像和條帶進行組合的RAID級別，先進行RAID 1鏡像然后再做RAID 0。RAID 10也是一種應(yīng)用比較廣泛的RAID級別。物理磁盤1物理磁盤2物理磁盤3物理磁盤4磁盤故障磁盤故障讀取數(shù)據(jù)RAID 10的特性數(shù)據(jù)量大，安全性要求高的環(huán)境，如銀行、金融等領(lǐng)域 磁盤利用率低，只有1/2的硬盤利用率，至少需要4塊磁盤高讀取速度高寫入速度，寫開銷較小特定情況下，可以允許N/2個硬盤同時損壞缺點缺點 優(yōu)點優(yōu)點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍S&K常見RAID級別的比較RAID級別級別RAID 1RAID 3RAID 5RAID 10RAID 0容錯性容錯

20、性有有有有有有有有無無冗余類型冗余類型鏡像冗余鏡像冗余校驗冗余校驗冗余校驗冗余校驗冗余鏡像冗余鏡像冗余無無讀性能讀性能低低高高高高普通普通高高隨機寫性能隨機寫性能低低低低普通普通高高連續(xù)寫性能連續(xù)寫性能低低低低低低普通普通高高最少磁盤數(shù)最少磁盤數(shù)2個個3個個3個個4個個2個個可用空間可用空間50*（N-1)/N（N-1)/N50*100應(yīng)用場景應(yīng)用場景傳輸帶寬需傳輸帶寬需求大的應(yīng)用求大的應(yīng)用安全性要求安全性要求較高的應(yīng)用較高的應(yīng)用大文件、連大文件、連續(xù)數(shù)據(jù)的應(yīng)續(xù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用用讀讀/寫比率較寫比率較高的應(yīng)用高的應(yīng)用安全性要求安全性要求高的應(yīng)用高的應(yīng)用低低RAID基本概念 定義 2RAID（Redu

21、ndent Array of Inexpensive Disks）廉價磁盤冗余陣列由美國加州伯克利分校的D.A.Patterson教授在1988年提出。傳統(tǒng)RAID的四種需求目標(biāo)安全、經(jīng)濟、效率、擴充解決了單個磁盤容量的限制解決了單個磁盤速度的限制解決了數(shù)據(jù)可靠性問題RAID技術(shù)將多個單獨的物理硬盤以不同的方式組合成一個邏輯硬盤，從而提高了硬盤的讀寫性能和數(shù)據(jù)安全性。根據(jù)不同的組合方式可以分為不同的RAID級別: RAID 0數(shù)據(jù)條帶化，無校驗RAID 1數(shù)據(jù)鏡像，無校驗RAID 2海明碼錯誤校驗及校正RAID 3數(shù)據(jù)條帶化讀寫，校驗信息存放于專用硬盤RAID 4單次寫數(shù)據(jù)采用單個硬盤，校驗信

22、息存放于專用硬盤RAID 5數(shù)據(jù)條帶化，校驗信息分布式存放RAID 6數(shù)據(jù)條帶化，分布式校驗并提供兩級冗余RAID與LUN的關(guān)系RAID5RAID1RAID0RAID5RAID1LUN 1LUN 0LUN 2LUN 7LUN 6LUN 3LUN 4LUN 5RAID控制器01234567RAID由幾個硬盤組成 ，從整體上看相當(dāng)于一個物理卷在物理卷的基礎(chǔ)上可以按照指定容量創(chuàng)建一個或多個邏輯卷，通過LUN（Logic Unit Number）來標(biāo)識邏輯卷邏輯卷物理卷物理卷（RAID）RAID、邏輯卷的形成過程 物理磁盤物理磁盤物理卷物理卷（RAID）物理磁盤物理磁盤邏輯卷邏輯卷物理卷物理卷（RAI

23、D）LUN1LUN2LUN3分割分割RAID、邏輯卷的形成過程 添加一層（格式化后）輯卷層，添加一層（格式化后）輯卷層，lLUN masking是指LUN與主機HBA卡的WWN地址綁定，與主機HBA卡建立一對一或多對一的連接和訪問關(guān)系。無論主機跳線到同一個Fabric（無zone設(shè)置)的哪一個端口上，主機都能識別到相同的LUN。l在非共享的應(yīng)用系統(tǒng)中，一般在卷和主機建立一（主機）對多（卷）的關(guān)系，不同業(yè)務(wù)類型的工作站分別訪問不同的LUN。在共享式的應(yīng)用系統(tǒng)中，一般采用多（主機）對一（卷）關(guān)系。lLUN Mapping是LUN與存儲設(shè)備的主機端口進行綁定，服務(wù)器連接不同的主機端口時所能訪問的LU

24、N不同。l當(dāng)系統(tǒng)無FC交換機，主機與存儲設(shè)備的主機端口直連時，通過LUN Mapping實現(xiàn)起來LUN分區(qū)非常方便。當(dāng)所有主機端口都連接到同一個FABRIC時，就需要與 FC switch的ZONE結(jié)合起來一起使用。LUN masking & LUN MappingMPIO冗余多路徑lMultipath I/O (多路徑)在計算機存儲技術(shù)里多路徑提供了容錯和性能提高，服務(wù)器與存儲設(shè)備之間有多條物理路徑通道，通過總線、控制器、交換設(shè)備來連接。如果其中1個控制器，端口或交換設(shè)備故障，那操作系統(tǒng)就會自動切換I/O路徑到冗余的控制器為應(yīng)用程序使用，但這樣可能會增加延遲。l一些多路徑軟件可以利用冗余的路

25、徑提高性能，例如:Dynamic load balancing 動態(tài)負(fù)載均衡Traffic shaping 流量控制Automatic path management 自動路徑管理Dynamic reconfiguration 動態(tài)設(shè)置HBADriverDriverDriverRAID 陣陣列列HBAHBAHBALUNDriverMPIO服服務(wù)務(wù)器器Dynamic Load balancing Failover/Fail Back CHACHACHACHARAID硬盤失效處理-熱備和熱插拔 熱備：Hot Spare定義：當(dāng)冗余的RAID組中某個硬盤失效時，在不干擾當(dāng)前RAID系統(tǒng)的正常使用的情

26、況下，用RAID系統(tǒng)中另外一個正常的備用硬盤自動頂替失效硬盤，及時保證RAID系統(tǒng)的冗余性全局式：備用硬盤為系統(tǒng)中所有的冗余RAID組共享專用式：備用硬盤為系統(tǒng)中某一組冗余RAID組專用熱插拔：Hot Swap定義：在不影響系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的情況下，用正常的硬盤物理替換RAID系統(tǒng)中失效硬盤關(guān)鍵在于熱插拔時電子器件的保護機制全局熱備示例 該熱備盤由系統(tǒng)中兩個RAID組共享，可自動頂替任何一個RAID中的一個失效硬盤磁盤1磁盤2磁盤3熱備盤熱備盤磁盤4磁盤5磁盤6RAID 5RAID 5磁盤陣列重構(gòu)過程D5D3D1驅(qū)動器2D4D2D0校驗驅(qū)動器D0,D1,D2,D3,D4,D5P3P2P1熱備盤驅(qū)動

27、器D0D2D4驅(qū)動器1HotSpare簡介l所謂熱備份是在建立RAID磁盤陣列系統(tǒng)的時候，將其中一磁盤指定為熱備磁盤，此熱備磁盤在平常并不操作，當(dāng)陣列中某一磁盤發(fā)生故障時，熱備磁盤便取代故障磁盤，并自動將故障磁盤的數(shù)據(jù)重構(gòu)在熱備磁盤上。l熱備盤分為：全局熱備盤和局部熱備盤全局熱備盤：針對整個磁盤陣列，對陣列中所有RAID組起作用。局部熱備盤：只針對某一RAID組起作用。l因為反應(yīng)快速，加上快取內(nèi)存減少了磁盤的存取，所以數(shù)據(jù)重構(gòu)很快即可完成，對系統(tǒng)的性能影響不大。l對于要求不停機的大型數(shù)據(jù)處理中心或控制中心而言，熱備份更是一項重要的功能，因為可避免晚間或無人守護時發(fā)生磁盤故障所引起的種種不便。日

28、程 網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)3 3硬盤技術(shù)簡介1磁盤陣列簡介2存儲軟件功能介紹4備份基礎(chǔ)知識5遠程容災(zāi)基礎(chǔ)知識6傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的問題傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的問題CPU硬盤RAMServer計算機存儲系統(tǒng)傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的局限性：傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的局限性：l 硬盤成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸l 有限的硬盤槽位，難滿足大容量需求l 單個硬盤存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠性難以保證l 存儲空間利用率低l 本地存儲，數(shù)據(jù)分散 外部磁盤陣列的產(chǎn)生外部磁盤陣列的產(chǎn)生早期外部存儲系統(tǒng)傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的局限性：l 硬盤成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸l 有限的硬盤槽位，難滿足大容量需求l 單個硬盤存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠性難以保證l 存

29、儲空間利用率低l 本地存儲，數(shù)據(jù)分散CPU硬盤RAMServerRAID功能SCSI卡JBOD(Just Bound Of Disk)智能磁盤陣列的產(chǎn)生智能磁盤陣列的產(chǎn)生控制器中包含RAID功能、大容量Cache，同時使得磁盤陣列具有多種實用的功能，配置專用管理軟件進行配置管理傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的局限性：l 硬盤成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸l 有限的硬盤槽位，難滿足大容量需求l 單個硬盤存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠性難以保證l 存儲空間利用率低l 本地存儲，數(shù)據(jù)分散CPU硬盤RAMServerSCSI卡控制器控制器存儲網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生存儲網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生SCSI電纜最長支持25米FC光纖連接距離可達10公里至100公里S

30、erverHBA卡傳統(tǒng)計算機存儲系統(tǒng)的局限性：l 硬盤成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸l 有限的硬盤槽位，難滿足大容量需求l 單個硬盤存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可靠性難以保證l 存儲空間利用率低l 本地存儲，數(shù)據(jù)分散存儲網(wǎng)絡(luò)的基本形態(tài)DAS (Direct Attached Storage)網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)NAS (Network Attached Storage） SAN (Storage Area Network)網(wǎng)絡(luò)存儲幾種常見類型網(wǎng)絡(luò)存儲幾種常見類型DAS (Direct Attached Storage)l存儲設(shè)備（RAID系統(tǒng)、磁帶機和磁帶庫、光盤庫）直接連接到服務(wù)器；l傳統(tǒng)的、最常見的連接方式

31、，容易理解、規(guī)劃和實施；l沒有獨立操作系統(tǒng)，不能提供跨平臺的文件共享，各平臺下數(shù)據(jù)需分別存儲；l各DAS系統(tǒng)之間沒有連接，數(shù)據(jù)只能分散管理；備份軟件不能離開服務(wù)器支持；DAS的前期投資比較少；文件服務(wù)器存儲設(shè)備應(yīng)用服務(wù)器存儲設(shè)備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲設(shè)備LAN數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流NAS (Network Attached Storage)lNAS本身裝有獨立的OS，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以實現(xiàn)完全跨平臺共享，支持WinNT、Linux、Unix等系統(tǒng)共享同一存儲分區(qū)；NAS可以實現(xiàn)集中數(shù)據(jù)管理；一般集成本地備份軟件，可以實現(xiàn)無服務(wù)器備份功能；NAS系統(tǒng)的前期投入相對較高。lNAS內(nèi)每個應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)

32、議（如：NFS、CIFS）使用同一個文件管理系統(tǒng)；NAS關(guān)注應(yīng)用、用戶和文件以及它們共享的數(shù)據(jù)；磁盤I/O會占用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬。文件服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器NAS存儲設(shè)備LAN數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流集群集群存儲的定義 所謂集群存儲是一種開放式的存儲架構(gòu)，采用分布式的操作系統(tǒng)，將多臺物理存儲設(shè)備中的存儲空間聚合成一個能夠給應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一訪問接口和管理界面的存儲池（也叫統(tǒng)一命名空間），應(yīng)用可以通過該訪問接口非常容易的管理存儲池后端物理存儲設(shè)備上所有的磁盤，充分發(fā)揮存儲設(shè)備的性能和磁盤利用率。數(shù)據(jù)將會按照一定的負(fù)載均衡策略，從多臺存儲設(shè)備上存儲和讀取，以獲得更高的存儲性能。集群存儲特點：開放式架構(gòu)（高擴展性）分布式

33、操作系統(tǒng)存儲池易管理性負(fù)載均衡高性能虛擬的文件共享存儲池（全局統(tǒng)一命名空間）存儲服務(wù)器集群元數(shù)據(jù)服務(wù)器集群(MDS)應(yīng)用服務(wù)器（AS）系統(tǒng)架構(gòu)圖集群與傳統(tǒng)存儲對比傳統(tǒng)的SAN與NAS分別提供的是數(shù)據(jù)塊與文件兩個不同級別的存儲服務(wù)，集群存儲主要面向文件級別存儲服務(wù)的集群存儲系統(tǒng)。對比傳統(tǒng)NAS、SAN結(jié)構(gòu)和集群存儲架構(gòu)方面，可以形象的用中國的高鐵和之前的火車做形象的比較：集群存儲、動車組傳統(tǒng)存儲、傳統(tǒng)火車注意：目前集群種類有： 塊級集群(SAN FC/iSCSI) 文件級集群(NAS) 集群和并行文件系統(tǒng)集群與傳統(tǒng)存儲對比存儲塊級集群（SAN FC/iSCSI）文件級集群（NAS）集群和并行文件

34、系統(tǒng)訪問iSCSI或FCPNFS，CIFSNFS，CIFS，HTTP或其他特征性能、容量或可用性能升級虛擬NAS服務(wù)器，性能可升級基于主機軟件或應(yīng)用適用環(huán)境微軟Exchange、SQL和其他基于敏感塊的應(yīng)用普通的文件共享和相關(guān)的應(yīng)用需求可能需要專門的軟件或合適的硬件，適用于對帶寬需求大的應(yīng)用代表廠商EqualLogic、LeftHand Networks、3PARNetApp、ONStor、BlueArcIbrix、PolyServe、Isilon、Verari、Panasas、Lustre、SGI、CrosswalkFCP：FC SAN環(huán)境的傳輸協(xié)議SAN (Storage Area Net

35、work)l高可用性，高性能的專用存儲網(wǎng)絡(luò)，用于安全的連接服務(wù)器和存儲設(shè)備并具備靈活性和可擴展性；SAN對于數(shù)據(jù)庫環(huán)境、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)存在巨大的優(yōu)勢；SAN是一種非常安全的，快速傳輸、存儲、保護、共享和恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法。lSAN是獨立出一個數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸率很快，但操作系統(tǒng)仍停留在服務(wù)器端，用戶不直接訪問SAN的網(wǎng)絡(luò)；SAN關(guān)注磁盤、磁帶以及聯(lián)接它們的可靠的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) ；文件服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器存儲設(shè)備LAN數(shù)據(jù)流SAN存儲設(shè)備存儲設(shè)備數(shù)據(jù)流DAS、NAS、SAN剖析 主機DASFC SAN應(yīng)用文件/操作系統(tǒng)I/O 重定向器TCP/IP 協(xié)議棧NFS/CIFS網(wǎng)絡(luò)接口卡 主機文件處理

36、I/ONAS IP Network網(wǎng)絡(luò)接口卡TCP/IP 協(xié)議棧NFS/CIFS文件系統(tǒng)+ 邏輯卷管理器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)RAID塊處理 I/O設(shè)備驅(qū)動應(yīng)用邏輯卷管理器 裸卷SCSI 設(shè)備驅(qū)動塊處理 I/OIP SAN應(yīng)用邏輯卷管理器 裸卷iSCSI LayerTCP/IP Stack網(wǎng)絡(luò)接口卡 主機塊處理 I/O塊處理 I/O IP Network FC Network網(wǎng)絡(luò)接口卡TCP/IP協(xié)議棧數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)RAID塊處理 I/OFC總線卡FC協(xié)議棧數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)RAID塊處理 I/O應(yīng)用邏輯卷管理器 裸卷SCSI 設(shè)備驅(qū)動FC協(xié)議棧FC總線卡設(shè)備驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動SCSI 設(shè)備驅(qū)動 主機文件/操作系統(tǒng)數(shù)

37、據(jù)庫文件/操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫文件/操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫RAIDSCSI/FC 總線卡存儲網(wǎng)絡(luò)的三種形態(tài)比較DASNASSAN傳輸類型SCSI、FCIPIP、FC、SAS數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)塊文件數(shù)據(jù)塊典型應(yīng)用任何文件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫應(yīng)用優(yōu)點磁盤與服務(wù)器分離，便于統(tǒng)一管理不占用應(yīng)用服務(wù)器資源廣泛支持操作系統(tǒng)擴展較容易即插即用，安裝簡單方便高擴展性高可用性數(shù)據(jù)集中，易管理缺點連接距離短數(shù)據(jù)分散，共享困難存儲空間利用率不高擴展性有限不適合存儲量大的塊級應(yīng)用數(shù)據(jù)備份及恢復(fù)占用網(wǎng)絡(luò)帶寬相比NAS成本較高安裝和升級比NAS復(fù)雜補充要點：NFS&CIFSlNFS (Network File System，網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))是當(dāng)前主流

38、異構(gòu)平臺共享文件系統(tǒng)之一.主要應(yīng)用在UNIX環(huán)境下。 最早是由SUN microsystem開發(fā)，現(xiàn)在能夠支持在不同類型的系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)進行文件共享，廣泛應(yīng)用在FreeBSD、SCO、Solaris等等異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺， 允許一個系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上與它人共享目錄和文件。l傳輸協(xié)議用于服務(wù)器和客戶機之間文件訪問和共享的通信，從而使客戶機遠程地訪問保存在存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)。 CIFS（Common Internet File Syste，公共互聯(lián)網(wǎng)文件系統(tǒng)）是當(dāng)前主流異構(gòu)平臺共享文件系統(tǒng)之一。主要應(yīng)用在NT/Windows環(huán)境下，是由Microsoft公司開發(fā)。其工作原理是讓CIFS協(xié)議運行于TCP/I

39、P通信協(xié)議之上，讓Unix計算機可以在網(wǎng)絡(luò)鄰居上被Windows計算機看到。共享文件系統(tǒng)特點：異構(gòu)平臺下的文件共享：不同平臺下的多個客戶端可以很容易的共享NAS中的同一個文件。充分利用現(xiàn)有的LAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保護現(xiàn)有投資。容易安裝，使用和管理都很方便，實現(xiàn)即插即用。廣泛的連接性：由于基于IP/Ethernet以及標(biāo)準(zhǔn)的NFS和CIFS，可以適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。注意：CIFS和NFS雖然同樣也是文件系統(tǒng)（File System），但它并不能用于在磁盤中存儲和管理數(shù)據(jù)，它定義的是通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸文件時的文件組織格式和數(shù)據(jù)傳輸方式。日程 網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)3硬盤技術(shù)簡介1磁盤陣列簡介2存儲軟件功能介

40、紹存儲軟件功能介紹4 4備份基礎(chǔ)知識5遠程容災(zāi)基礎(chǔ)知識6快照(snapshot)l快照的定義 關(guān)于指定數(shù)據(jù)集合的一個完全可用拷貝，該拷貝包括相應(yīng)數(shù)據(jù)在某個時間點（拷貝開始的時間點）的映像?？煺湛梢允瞧渌硎镜臄?shù)據(jù)的一個副本，也可以是數(shù)據(jù)的一個復(fù)制品。 l快照種類：寫入即復(fù)制（CopyOn Write,COW）寫入即轉(zhuǎn)存（I/O Redirect）克隆或者鏡像剝離(split mirror)后臺復(fù)制下的寫入即復(fù)制增量可持續(xù)性數(shù)據(jù)保護快照的價值l快速備份/恢復(fù)快照可迅速生成，并可用作傳統(tǒng)備份和歸檔的數(shù)據(jù)源，縮小甚至消除了數(shù)據(jù)備份窗口；快照存儲在磁盤上，可以快速直接存取，大大提高數(shù)據(jù)恢復(fù)的速度。l保

41、存多個恢復(fù)點目標(biāo)基于磁盤的快照使存儲設(shè)備有靈活和頻繁的恢復(fù)點，可以快速通過不同時間點的快照恢復(fù)數(shù)據(jù)。l重新定義數(shù)據(jù)用途快照提供一份接近實況數(shù)據(jù)的拷貝，可供測試、歸檔、查詢使用，既保護生產(chǎn)系統(tǒng)又賦予備份數(shù)據(jù)新的用途。差分快照實現(xiàn)：CoWp源盤快照前寫塊1abcdefgh01234567i8SAN訪問陣列源卷1.寫操作（p寫入塊1）p差分快照實現(xiàn)：CoWp源盤快照快照前寫塊1z快照后寫塊6apcdefgh01234567i8SAN訪問陣列源卷快照索引和日志地址數(shù)據(jù)1.寫操作（p寫入塊1）2.產(chǎn)生快照3.快照后寫入z到塊6：不一次性寫入先將塊6內(nèi)容移入日志z寫入源卷g66gz差分快照實現(xiàn)：CoWpz

42、源盤快照快照前寫塊1快照后寫塊6gp讀塊6讀塊1apcdefzh6g01234567i8SAN訪問陣列快照索引和日志源卷地址數(shù)據(jù)1.寫操作（p寫入塊1）2.產(chǎn)生快照3.快照后寫入z到塊6：不一次性寫入先將塊6內(nèi)容移入日志z寫入源卷4.從快照讀時組合索引/日志和源卷1.如果快照是可讀/寫，快照盤上的寫操作直接更新索引和日志；2.更新操作屬于覆蓋寫入。CoW的特點源卷狀態(tài)：源卷保持最新狀態(tài)寫操作步驟：當(dāng)一個新的寫操作執(zhí)行時：首先讀出寫操作將要覆蓋地址的當(dāng)前數(shù)據(jù)將讀出數(shù)據(jù)保存至專用空間并建立索引新的寫操作執(zhí)行（寫入目標(biāo)地址）讀寫路徑影響源卷的讀路徑基本無影響源卷的寫操作受拷貝影響對快照（卷）的讀寫路

43、徑都有影響RoW的實現(xiàn)p源盤快照前寫塊1abcdefgh01234567i8SAN訪問陣列源卷1.寫操作（p寫入塊1）pRoW的實現(xiàn)p源盤快照快照前寫塊1z快照后寫塊6apcdefgh01234567i8SAN訪問陣列源卷快照索引和日志地址數(shù)據(jù)1.寫操作（p寫入塊1）2.產(chǎn)生快照3.快照后寫入z到塊6：源卷塊6內(nèi)容不變z寫入日志6zRoW的實現(xiàn)pz源盤快照快照前寫塊1快照后寫塊6gp讀塊6讀塊1apcdefgh6z01234567i8SAN訪問陣列快照索引和日志源卷地址數(shù)據(jù)1.寫操作（p寫入塊1）2.產(chǎn)生快照3.快照后寫入z到塊6：源卷塊6內(nèi)容不變z寫入日志4.從快照讀時只訪問源卷檢索RoW的

44、實現(xiàn)pz源盤快照前寫塊1快照后寫塊6快照gp讀塊6讀塊1apcdefgh6z01234567i8SAN訪問陣列快照索引和日志源卷地址數(shù)據(jù)1.寫操作（p寫入塊1）2.產(chǎn)生快照3.快照后寫入z到塊6：源卷塊6內(nèi)容不變z寫入日志4.從快照讀時只訪問源卷1.如果快照取消，快照日志必需全部執(zhí)行，以保證源卷的狀態(tài)更新到最新z66zRoW的特點源卷狀態(tài)：源卷狀態(tài)凍結(jié)讀寫操作步驟：到源盤的新的寫操作被存入日志（并索引）：讀源卷時，先檢索日志讀快照時，源卷需要引用當(dāng)快照取消時，寫日志必須全部執(zhí)行以與源卷保證數(shù)據(jù)狀態(tài)同步更新讀寫路徑影響源卷的寫操作基本無影響源卷的讀路徑潛在受影響快照（卷）的讀寫路徑最優(yōu)化鏡像 (

45、Mirror)鏡像分類依據(jù)鏡像位置劃分物理鏡像邏輯鏡像依據(jù)工作模式劃分同步鏡像異步鏡像為什么要使用鏡像鏡像保護是一種軟件可用性功能，它保護數(shù)據(jù)避免由于故障或由于磁盤相關(guān)部件損壞而丟失。系統(tǒng)在兩個獨立的磁盤單元上保存數(shù)據(jù)的兩個副本，所以數(shù)據(jù)受到保護。當(dāng)磁盤相關(guān)部件發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以通過使用數(shù)據(jù)的鏡像副本繼續(xù)運行而不會中斷，直到修復(fù)發(fā)生故障的部件為止。 鏡像還能提供增強的讀(寫)性能。因為讀請求服務(wù)可以從任意一個成員處提供。在許多性能度量和基準(zhǔn)程序中，觀察到鏡像的時間開銷大約增加15到20。而一個存儲設(shè)備如果是鏡像的，它可提供的讀請求服務(wù)數(shù)目將增加一倍。同步鏡像與異步鏡像的區(qū)別緩存同步鏡像無緩存

46、異步鏡像有緩存速度同步鏡像（稍慢）u數(shù)據(jù)隨機寫入u每一I/O事務(wù)需等待主磁盤和鏡像磁盤都完成，確認(rèn)信息方可釋放異步鏡像（快）u數(shù)據(jù)順序?qū)懭隒ache，再由Cache隨機寫入磁盤u系統(tǒng)只需等待Cache確認(rèn)信息同步鏡像與異步鏡像區(qū)別寫操作同步鏡像u是指“寫”操作會同時在主磁盤和鏡像磁盤上完成。異步鏡像u雖然同時將“寫”命令和數(shù)據(jù)同時發(fā)送給原始磁盤和鏡像磁盤，但原始磁盤的“寫”操作完成后并不需要等待鏡像磁盤完成“寫”操作，鏡像磁盤的“寫”操作可以通過數(shù)據(jù)復(fù)制進程異步完成。 使用場合同步鏡像當(dāng)數(shù)據(jù)一致性對商業(yè)應(yīng)用非常關(guān)鍵時，并且數(shù)據(jù)丟失去幾乎不可忍受時，適合采用同步鏡像模式。異步鏡像 該模式適用于對

47、速度要求比較高的場合。鏡像實現(xiàn)（一）一般來說，鏡像是在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上由軟件實現(xiàn) 的，通常可在系統(tǒng)三個位置上實現(xiàn)：卷管理器磁盤控制器主機總線適配器鏡像實現(xiàn)（二）卷管理器： 作為服務(wù)器的軟件組件，它是在文件系統(tǒng)和主機總線適配器驅(qū)動程序之間構(gòu)架的單獨一層。其主要目的是把服務(wù)器掛載的物理磁盤驅(qū)動器虛擬化，以更方便的形式提供給文件系統(tǒng)使用。卷管理器中實現(xiàn)的鏡像I/O路徑鏡像實現(xiàn)（三）磁盤控制器：磁盤控制器除了完成數(shù)據(jù)塊的移動、拷貝、計算等特殊功能外，還帶有功能強大的通用處理器。磁盤控制器是一些較大型服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏡像和RAID最為常用的位置。在磁盤子系統(tǒng)中實現(xiàn)的鏡像I/O路徑鏡像實現(xiàn)（四）主機總線適配

48、器： 一些供應(yīng)商開發(fā)了一種既可以提供傳統(tǒng)主機總線適配器的格式轉(zhuǎn)換功能，又能實現(xiàn)多I/O總線接口以及RAID和數(shù)據(jù)鏡像算法的主機總線適配器。主機控制器中磁盤實現(xiàn)的I/O路徑鏡像層次模型物理磁盤物理磁盤物理鏡像層（RAID）邏輯抽象層邏輯鏡像層邏輯鏡像層鏡像層次模型邏輯卷(LUN)虛擬磁盤(磁盤陣列)區(qū)別鏡像數(shù)據(jù)雖然存在兩個物理設(shè)備中，但是OS和邏輯層次只識別一個邏輯的設(shè)備。兩個設(shè)備中數(shù)據(jù)時刻保持同步。鏡像也分為同步鏡像、異步鏡像。對于軟故障要與快照技術(shù)結(jié)合，來保障RTO和RPO最小。區(qū)別備份一般是指利用備份軟件，把數(shù)據(jù)從磁盤備份到磁帶進行離線保存。最新的備份技術(shù)也支持磁盤到磁盤的備份，也就是把磁

49、盤作為備份數(shù)據(jù)的存放介質(zhì)，以加快數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)速度，即D2D。注意：備份數(shù)據(jù)需要恢復(fù)才可以被查看，無法直接查看區(qū)別拷貝即COPY。無增量的捕捉機制，每次都要完全拷貝。手工進行，無法自動化配置，容易出錯。某些系統(tǒng)文件，如在線數(shù)據(jù)庫文件無法拷貝。RTO大，RPO大。注意：拷貝數(shù)據(jù)只需要將服務(wù)器指針掛到被拷貝數(shù)據(jù)上即可直接查看有策略的，智能的、全自動化的copy可以理解為克隆區(qū)別 復(fù)制（一）是指利用復(fù)制軟件把數(shù)據(jù)從一個設(shè)備復(fù)制到另一個設(shè)備或者一個設(shè)備的一個磁盤復(fù)制到另一個磁盤，生成一個數(shù)據(jù)副本。這個數(shù)據(jù)副本是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接可以訪問的，不需要進行任何的數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，這一點是復(fù)制與D2D備份的明顯區(qū)

50、別。區(qū)別復(fù)制（二）復(fù)制可以分為同步復(fù)制和異步復(fù)制。同步、異步指的是數(shù)據(jù)同步的方式。同步方式的安全性和時效性很好，但會影響系統(tǒng)性能和帶寬。異步方式相對于同步方式對系統(tǒng)性能和帶寬影響較小，但安全性比同步方式稍低。對于軟故障與快照技術(shù)結(jié)合，來保障RTO和RPO最小。區(qū)別RAID1RAID1是基于物理磁盤級的鏡像技術(shù)。硬盤鏡像（RAID1）是容錯磁盤陣列技術(shù)最傳統(tǒng)的一種形式，在工業(yè)界中相對地最被了解，它最重要的優(yōu)點是百分之百的數(shù)據(jù)冗余。RAID1綜合區(qū)別鏡像、備份、拷貝、復(fù)制備份恢備份恢復(fù)時間復(fù)時間 性能性能 備份備份介質(zhì)介質(zhì) 增量機制增量機制 備份距離備份距離 對業(yè)務(wù)系對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響統(tǒng)的影響 管理

51、管理 拷貝拷貝copycopy 長 碎小文件拷貝較慢；連續(xù)大文件拷貝較快 磁盤 不能做增量拷貝，每次都要拷貝所有文件 近 拷貝過程占用大量服務(wù)器資源 手工執(zhí)行占用人力資源。 Client/Client/ServerServer傳統(tǒng)備傳統(tǒng)備份份backup模式模式 長，磁帶介質(zhì)故障經(jīng)常導(dǎo)致恢復(fù)失敗 慢，高端磁帶庫可提供較快的性能，但是價格昂貴 磁帶機磁帶庫磁盤 支持增量，文件級增量或數(shù)據(jù)庫表級增量為主，支持裸設(shè)備增量備份的軟件較少且價格昂貴， 近，以本地備份為主 需要配置備份服務(wù)器、客戶端軟件及大量的License，占用服務(wù)器資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬 備份軟件對使用者要求較高，需要掌握裸設(shè)備、文件系統(tǒng)、數(shù)

52、據(jù)庫等綜合知識。 復(fù)制復(fù)制replicareplicationtion技術(shù)技術(shù) 短 快，以磁盤為介質(zhì)結(jié)合增量技術(shù)提高復(fù)制性能 磁盤 支持增量，可精確到物理塊級 遠近皆可 復(fù)制過程在磁盤陣列或者存儲網(wǎng)絡(luò)層進行，不會占用應(yīng)用服務(wù)器資源和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)帶寬 設(shè)定策略后無需人工干預(yù)，復(fù)制與恢復(fù)的過程都很簡單。 鏡像鏡像技術(shù)技術(shù) MirrorMirror長，每次需要完全恢復(fù)整個數(shù)據(jù)卷 快 磁盤 不支持增量 近，帶寬和距離影響延遲時間和性能，因此多以本地為主 對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的性能影響很大 簡單。 自動精簡配置自動精簡配置（Thin Provisioning）特點：存儲容量優(yōu)化節(jié)約管理資源減少甚至杜絕未使用空間的浪費

53、最大限度的節(jié)約用戶投資成本存儲虛擬化存儲虛擬化存儲虛擬化 存儲虛擬化是物理存儲的邏輯表示方法，是在服務(wù)器與存儲之間設(shè)置的一個抽象層，服務(wù)器被綁定到邏輯抽象層上。 把物理設(shè)備和服務(wù)器所能看見的存儲設(shè)備視圖分開. 提供一個統(tǒng)一的邏輯存儲空間給服務(wù)器,服務(wù)器所能看見的是一個邏輯的存儲空間,而不知道實際物理存儲設(shè)備的位置,路徑和每個設(shè)備的具體特點.存儲虛擬化特點存儲虛擬化特點異構(gòu)存儲設(shè)備整合多樣化的存儲協(xié)議支持彈性的資源調(diào)配機制高可用性機制架構(gòu)在虛擬層上的進階應(yīng)用存儲虛擬化的實現(xiàn)可以根據(jù)實存儲虛擬化的實現(xiàn)可以根據(jù)實現(xiàn)方式分三種現(xiàn)方式分三種:基于服務(wù)器或主機基于存儲設(shè)備基于存儲網(wǎng)絡(luò)存儲虛擬化 基于主機或

54、服務(wù)器的存儲虛擬化實現(xiàn)通常稱為邏輯卷管理(logical volume manager);磁盤上的物理塊或邏輯單元號(LUN)被映射成邏輯卷號;邏輯卷管理軟件把多個不同的磁盤陣列映射成一個虛擬的邏輯塊空間;當(dāng)存儲需求增加時,邏輯管理軟件能把部分邏輯空間映射到新增的磁盤陣列,因此邏輯卷管理可以在不斷運行的情況下,增加或減少物理存儲設(shè)備存儲虛擬化方法 存儲虛擬化方法說明：采用不同RAID策略，將物理磁盤劃分成若干相同大小的邏輯元，通過邏輯單元構(gòu)成虛擬化后的邏輯資源。 存儲池虛擬磁盤技術(shù)（一）卷的三個層次：物理磁盤虛擬磁盤邏輯卷 要建立卷，首先要根據(jù)不同的RAID策略，采用一塊或者多塊物理磁盤組成虛

55、擬盤，然后在虛擬磁盤之上劃出需要的空間建立卷。存儲虛擬化虛擬磁盤技術(shù)（二）物理磁盤 是單個的物理磁盤設(shè)備，用來進行數(shù)據(jù)的讀寫。虛擬磁盤 包含多個物理磁盤，并被作為一個實體來進行數(shù)據(jù)的讀寫。邏輯卷（Logical Volume） 由邏輯磁盤形成的虛擬盤，也可稱為磁盤分區(qū)。虛擬磁盤技術(shù)（三）邏輯卷(續(xù)) 一個卷可以跨多個物理磁盤，也可以由一個或者多個虛擬磁盤組成。并且可以被終端用戶直接訪問，就好像它是一個單獨的存儲設(shè)備一樣，而不用考慮虛擬磁盤的類型。用戶還隨時可以增加卷的容量。當(dāng)用戶增加卷的容量時，虛擬磁盤將會賦予更多的空間給該卷。卷鏡像技術(shù)(邏輯資源鏡像) 管理員可以在存儲服務(wù)器上為已有的生產(chǎn)數(shù)

56、據(jù)卷添加鏡像，鏡像卷占用與源卷大小一樣的空間。管理員為卷創(chuàng)建鏡像后，鏡像卷會從源卷上進行數(shù)據(jù)拷貝和遷移。當(dāng)源卷的數(shù)據(jù)改變時，變化也會同步地寫入到鏡像卷。當(dāng)源卷發(fā)生故障時，鏡像卷會繼續(xù)工作，保持業(yè)務(wù)的連續(xù)性，反之亦然。卷鏡像是卷這一層面的概念。卷鏡像是對卷的鏡像，對卷的實際大小和內(nèi)容進行復(fù)制，跟虛擬磁盤無關(guān)。卷鏡像功能讓用戶可以創(chuàng)建實時的，同步的數(shù)據(jù)的物理拷貝。用途：測試、只讀共享訪問、備份。日程 網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)3硬盤技術(shù)簡介1磁盤陣列簡介2存儲軟件功能介紹4備份基礎(chǔ)知識備份基礎(chǔ)知識5 5遠程容災(zāi)基礎(chǔ)知識6備份技術(shù)產(chǎn)生的背景l(fā)只要發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸、存儲和交換就有可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)故障。l自然災(zāi)害、人為的信息

57、攻擊都在威脅著信息的安全。l信息擁有者對數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)備份的需求。備份的定義 l數(shù)據(jù)備份是將數(shù)據(jù)以某種方式加以保留，以便在系統(tǒng)遭受破壞或其他特定情況下重新加以利用的一個過程。l數(shù)據(jù)備份的核心是恢復(fù)，一個無法恢復(fù)的備份對于任何系統(tǒng)來說都是毫無意義的。l數(shù)據(jù)備份的意義不僅在于防范意外事件的破壞，而且還是歷史數(shù)據(jù)保存歸檔的最佳方式。數(shù)據(jù)備份的原則備份原則備份原則穩(wěn)定性穩(wěn)定性容災(zāi)考慮容災(zāi)考慮操作簡單操作簡單高性能高性能自動化自動化全面性全面性備份系統(tǒng)的組成l備份客戶端l備份服務(wù)器l備份存儲單元l備份管理軟件備份客戶端備份客戶端備份服務(wù)器備份服務(wù)器備份存儲單元備份存儲單元文件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫備份管理軟件備份

58、管理軟件備份的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常見備份方式常見備份方式LAN-Free LAN-BaseSever-LessMaster ClientMediaSANDisk StorageTape LibraryLANMaster SAN MediaMediaSANDisk StorageTape LibraryLANMaster ClientMediaSANDisk StorageTape LibraryLAN備份數(shù)據(jù)通過LAN傳送備份占用大量LAN帶寬備份數(shù)據(jù)通過SAN傳送，對LAN的帶寬無影響需要占用服務(wù)器資源備份數(shù)據(jù)直接存入備份存儲對LAN及服務(wù)器均無影響成本高，兼容性低數(shù)據(jù)備份的類型 全備份：備份系統(tǒng)中

59、的所有數(shù)據(jù) 優(yōu)點：恢復(fù)時間最短，最可靠，操作最方便 缺點：備份的數(shù)量大，備份所需時間長 增量備份：備份上一次備份以后更新的所有數(shù)據(jù) 優(yōu)點：每次備份的數(shù)據(jù)少，占用空間少，備份時間短 缺點：恢復(fù)時需要全備份及多份增量備份 差量備份：備份上一次全備份以后更新的所有數(shù)據(jù) 優(yōu)點：數(shù)據(jù)恢復(fù)時間短 缺點：備份時間長，恢復(fù)時需要全備份及差量備份 按需備份：根據(jù)臨時需要有選擇地進行備份 關(guān)鍵指標(biāo)lRTO（Recovery Time Objectives）恢復(fù)時間目標(biāo)當(dāng)災(zāi)難發(fā)生后，生產(chǎn)系統(tǒng)再次恢復(fù)工作所需的時間。它是災(zāi)難發(fā)生后到重新恢復(fù)系統(tǒng)運作所花費時間的指標(biāo)lRPO (Recovery Point Object

60、ives）恢復(fù)點目標(biāo)當(dāng)災(zāi)難發(fā)生后，容災(zāi)系統(tǒng)能將數(shù)據(jù)恢復(fù)到災(zāi)難發(fā)生前的哪一個時間點的數(shù)據(jù)。它是系統(tǒng)在災(zāi)難發(fā)生后將損失多少數(shù)據(jù)的指標(biāo)災(zāi)難發(fā)生業(yè)務(wù)中斷恢復(fù)運行最后有效數(shù)據(jù)備份時間點災(zāi)難發(fā)生數(shù)據(jù)丟失數(shù)據(jù)備份的方式l D2T（Disk to Tape）：數(shù)據(jù)從磁盤陣列備份到磁帶的方式l D2D（Disk to Disk）：數(shù)據(jù)從磁盤陣列備份到磁盤陣列的方式 l D2D2T（Disk to Disk to Tape）：數(shù)據(jù)從磁盤陣列備份到磁盤庫到磁帶的方式lD2V （Disk to VTL ）：數(shù)據(jù)從磁盤陣列備份到虛擬磁帶庫 的方式什么是虛擬磁帶庫/VTL通過固化了專門軟件的控制器，使磁盤（陣列） 對主機