存儲類型分類課件

1、常見存儲類型對于企業(yè)存儲設備而言，根據其實現方式主要劃分為DAS、SAN和NAS三種，分別針對不同的應用環(huán)境，提供了不同解決方案。（區(qū)別見圖2）圖 1三種存儲技術比較DASDAS（Direct Attach Storage）：是直接連接于主機服務器的一種儲存方式，每一臺主機服務器有獨立的儲存設備，每臺主機服務器的儲存設備無法互通，需要跨主機存取資料時，必須經過相對復雜的設定，若主機服務器分屬不同的操作系統(tǒng)，要存取彼此的資料，更是復雜，有些系統(tǒng)甚至不能存取。通常用在單一網絡環(huán)境下且數據交換量不大，性能要求不高的環(huán)境下，可以說是一種應用較為早的技術實現。 SANSAN（Storage Area N

2、etwork）：是一種用高速(光纖)網絡聯接專業(yè)主機服務器的一種儲存方式，此系統(tǒng)會位于主機群的后端，它使用高速I/O 聯結方式, 如 SCSI, ESCON 及 Fibre- Channels。一般而言，SAN應用在對網絡速度要求高、對數據的可靠性和安全性要求高、對數據共享的性能要求高的應用環(huán)境中，特點是代價高，性能好。例如電信、銀行的大數據量關鍵應用。NASNAS（Network Attached Storage）：是一套網絡儲存設備,通常是直接連在網絡上并提供資料存取服務，一套 NAS 儲存設備就如同一個提供數據文件服務的系統(tǒng)，特點是性價比高。例如教育、政府、企業(yè)等數據存儲應用。三種技術比

3、較以下，通過表格的方式對于三種存儲技術進行一個簡單的比較。存儲系統(tǒng)架構DASNASSAN安裝難易度不一定簡單困難數據傳輸協(xié)議SCSI/FC/ATATCP/IPFC傳輸對象數據塊文件數據塊使用標準文件共享協(xié)議否是（NFS/CIFS）否異種操作系統(tǒng)文件共享否是需要轉換設備集中式管理不一定是需要管理工具管理難易度不一定以網絡為基礎，容易不一定，但通常很難提高服務器效率否是是災難忍受度低高高，專有方案適合對象中小企業(yè)服務器捆綁磁盤（JBOD）中小企業(yè)SOHU族企業(yè)部門大型企業(yè)數據中心應用環(huán)境局域網文檔共享程度低獨立操作平臺服務器數量少局域網文檔共享程度高異質格式存儲需求高光纖通道儲域網網絡環(huán)境復雜文檔

4、共享程度高異質操作系統(tǒng)平臺服務器數量多業(yè)務模式一般服務器WEB服務器多媒體資料存儲文件資料共享大型資料庫數據庫等檔案格式復雜度低中高容量擴充能力低中高表格 1 三種技術的比較錄像存儲錄像存儲是指將監(jiān)控圖像錄制下來，并以文件形式存儲在存儲設備中，并可在以后隨時被讀出回放。存儲的實現有多種模式，包括DAS（直連存儲）、SAN（存儲區(qū)域網）和NAS（網絡存儲）等。DAS就是普通計算機系統(tǒng)最常用的存儲方式，即將存儲介質（硬盤）直接掛接在CPU的直接訪問總線上，優(yōu)點是訪問效率高，缺點是占用系統(tǒng)總線資源、掛接數量有限，一般適用于低端PC系統(tǒng)。SAN是將存儲和傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)分開，系統(tǒng)對存儲的訪問通過專用的

5、存儲網絡來訪問，對存儲的管理可交付與存儲網絡來管理，優(yōu)點是高效的存儲管理、存儲升級容易，而缺點則是系統(tǒng)較大，成本過高，適用于高端設備。NAS則充分利用系統(tǒng)原有的網絡接口，對存儲的訪問是通過通用網絡接口，訪問通過高層接口實現，同時設備可專注與存儲的管理，優(yōu)點是系統(tǒng)簡單、兼容現有系統(tǒng)、擴容方便，缺點則是效率相對比較低。典型的傳統(tǒng)數字硬盤錄像機設備一般都采用DAS方式，即自身包含若干硬盤，錄像數據進行壓縮編碼后直接存儲在本地硬盤中，回放也從本地硬盤中讀出。網絡功能只是個附加的功能，主要面向遠程終端實時監(jiān)控本地圖像和回放本地錄像。在系統(tǒng)比較大時，這種方式必然是分布式存儲的，給系統(tǒng)管理帶來了麻煩。數字硬

6、盤錄像機的發(fā)展將使網絡成為中心，而規(guī)模的增大使得分布式存儲的缺點更加顯著。采用NAS作為錄像的存儲設備，解決了傳統(tǒng)數字硬盤錄像機所限制的這些問題，作為下一代數字錄像系統(tǒng)，其優(yōu)勢表現在：l 優(yōu)良的設備環(huán)境：由于硬盤的不穩(wěn)定性，需要一個更好的工作環(huán)境來延長硬盤的壽命和減少存儲的不可用時間。NAS作為專業(yè)的存儲設備，針對多硬盤環(huán)境作了優(yōu)化設計，讓硬盤工作的更穩(wěn)定、更可靠。l 專業(yè)的存儲管理：有效的存儲管理在數據量上升時更加顯得重要，數據的安全性與冗余性將更受關注。NAS通過專業(yè)軟件對大容量存儲進行管理，增加安全機制及冗余管理，使得存放的數據更便捷、更放心。l 輕松的容量擴張：對容量的需求日益增加的今

7、日，更加看重存儲容量的可擴張性。NAS的容量擴張基本上是Plug&Play的模式，方便用戶升級。另外，NAS還可實現系統(tǒng)升級與存儲升級的分離，更適合一個逐漸發(fā)展的系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用NAS作為錄像的存儲設備，但從網絡可靠性方面考慮，采用二級存儲機制，即錄像時直接錄制在DVR中，在其中保存一定時間，定期再將DVR中的錄像轉存至NAS中。采用二級存儲機制，雖然比直接網絡存儲復雜，但可以將網絡的不可靠因素對系統(tǒng)的影響降到最低，以確保錄像數據的完整性。常見存儲技術RAID技術RAID（Redundant Arrays of Independent Disks）中文為廉價冗余磁盤陣列。在1987年由

8、美國柏克萊大學提出RAID理論，作為高性能的存儲系統(tǒng)，巳經得到了越來越廣泛的應用，并成為一種工業(yè)標準。RAID的級別從RAID概念的提出到現在,巳經發(fā)展了多個級別,有明確標準級別分別是JBOD、0、1、2、3、4、5等，其他還有6、7、10、30、50等。RAID為使用者降低了成本、增加了執(zhí)行效率,并提供了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。各廠商對RAID級別的定義也不盡相同。目前對RAID級別的定義可以獲得業(yè)界廣泛認同的只有5種，JBOD、RAID 0、RAID 1、RAID 01和RAID 5。（廉價冗磁盤陣列(Redundant Array of Inexpensive Disks, 簡稱RAID) 1

9、、功能：對磁盤高速存取(提速): RAID將普通硬盤組成一個磁盤陣列，在主機寫入數據，RAID控制器把主機要寫入的數據分解為多個數據塊，然后并行寫入磁盤陣列；主機讀取數據時，RAID控制器并行讀取分散在磁盤陣列中各個硬盤上的數據，把它們重新組合后提供給主機。由于采用并行讀寫操作，從而提高了存儲系統(tǒng)的存取系統(tǒng)的存取速度。 2、分類：RAID可分為級別0到級別6，通常稱為：RAID0，RAID1，RAID2，RAID3，RAID4，RAID5，RAID6。）JBOD的含意是控制器將機器上每顆硬盤都當作單獨的硬盤處理，因此每顆硬盤都被當作單顆獨立的邏輯碟使用。此外，JBOD并不提供資料備余的功能。（

10、RAID0：RAID0并不是真正的RAID結構，沒有數據冗余，RAID0連續(xù)地分割數據并并行地讀/寫于多個磁盤上。因此具有很高的數據傳輸率，但RAID0在提高性能的同時，并沒有提供數據可靠性，如果一個磁盤失效，將影響整個數據。因此RAID0不可應用于需要數據高可用性的關鍵應用。 RAID0是具有提速和擴容的目的 在RAID0模式中，數據被分割為一定數量的數據塊(Chunk)交叉寫在多個硬盤上，一般的來說在RAID0系統(tǒng)中數據被分割的數量同RAID陣列所使用的硬盤的數量是有關的，比如RAID0中采用了3塊硬盤，那么數據將會被分為三份依次的寫入三個硬盤，通俗的說這種模式其實就是利用RAID技術讓系

11、統(tǒng)認為三塊硬盤組成一個容量更大的硬盤，因為這個過程沒有數據校驗所以這種RAID模式是讀寫速度最快的一種。 RAID0并沒有從安全性角度考慮，實際上，如果RAID0當中的一塊硬盤壞了，所有數據都會損壞，并且沒有辦法恢復。這使得RAID0的安全性能非常差，所以很多用戶出于安全考慮沒有使用RAID0模式。雖然如此，RAID0畢竟是所有RAID方式當中速度最快的一種模式，如果RAID0模式當中有兩塊硬盤的話，那么RAID0的存儲讀取數據的速度會是單個硬盤雙倍。，如果使用6塊硬盤的話，那么理論速率就是單個硬盤的6倍。如果在RAID0模式當中使用不同的硬盤會造成兩方面的問題，首先，RAID0的有效硬盤容量

12、會是最小的硬盤的容量乘上硬盤的個數，這是因為如果容量的最小的硬盤存滿了之后，RAID0依然會將文件平均分配到各個硬盤當中，此時便不能完成存儲任務了；其次，如果RAID0當中的硬盤速度不同，那么整體的速度會是速度最慢的硬盤的速度乘上硬盤的個數，這是因為RAID0模式是需要將上一部的存儲任務完成之后才能進行下一步的進程，這樣，其它的速度快的硬盤會停下來等待速度慢的硬盤完成存儲或者讀取任務，使得整體性能有所下降。所以，在這里建議使用RAID0模式的用戶最好選擇容量和速度相同的硬盤，最好是同一品牌的同種產品。 因此RAID0在嚴格意義上說不是“冗余獨立磁盤陣列”。RAID0模式一般用于需要快速處理數據

13、但是對于數據的安全性要求不高的場合。這種RAID模式的特點是簡單，而且并不需要復雜和昂貴的控制器。采用RAID0模式至少需要2塊硬盤，最終得到的存儲容量也是這兩塊硬盤的和。 RAID0的隨機讀取性能：很好 RAID0的隨機寫入性能：很好 RAID0的持續(xù)讀取性能：很好 RAID0的持續(xù)寫入性能：很好 RAID0的優(yōu)點：最快的讀寫性能，如果每塊硬盤擁有獨立的控制器性能將會更好。 RAID0的缺點：任何一塊硬盤出現故障所有的數據都會丟失，大部分的控制器都是通過軟件實現的，所以效能并不好。）RAID 0是無數據冗余的存儲空間條帶化，將數據以條紋化的方式存儲在陣列之中，實現性能的增強，但沒有數據冗余。

14、具有低成本、極高讀寫性能、高存儲空間利用率的RAID級別，適用于Video / Audio信號存儲、臨時文件的轉儲等對速度要求極其嚴格的特殊應用。但由于沒有數據冗余，其安全性大大降低，構成陣列的任何一塊硬盤損壞都將帶來數據災難性的損失。RAID 1是兩塊硬盤數據完全鏡像，數據條紋化的頭一半是原始數據，后一半是數據鏡像，但被寫往RAID 1陣列中的第二個磁盤，RAID 1最少需要2個磁盤。，安全性好，技術簡單，管理方便，讀寫性能均好，但其無法擴展（單塊硬盤容量），數據空間浪費大。專門針對性能要求高的應用。RAID 01綜合了RAID 0和RAID 1的特點，獨立磁盤配置成RAID 0，兩套完整的

15、RAID 0互相鏡像。它的讀寫性能出色，安全性高，但構建陣列的成本投入大，數據空間利用率低，不能稱之為經濟高效的方案。RAID 3使用一個“奇偶”磁盤來存儲冗余信息。奇偶磁盤物理上與數據磁盤相隔離。RAID 5使用一個“奇偶”磁盤來存儲冗余信息。實際上，包括奇偶信息在內的所有數據都以條紋化的形式存儲到陣列中的所有磁盤上（沒有物理上隔離的奇偶磁盤）。當對一個陣列執(zhí)行RAID 5保護時，陣列要減去一個磁盤驅動器的容量（用于存儲奇偶數據）。最少要求3個磁盤。RAID 5是目前應用最廣泛的RAID技術。各塊獨立硬盤進行條帶化分割，相同的條帶區(qū)進行奇偶校驗（異或運算），校驗數據平均分布在每塊硬盤上。以n

16、塊硬盤構建的RAID 5陣列可以有n1塊硬盤的容量，存儲空間利用率非常高（見圖1）。任何一塊硬盤上數據丟失，均可以通過校驗數據推算出來。RAID 5具有數據安全、讀寫速度快，空間利用率高等優(yōu)點，應用非常廣泛，但不足之處是1塊硬盤出現故障以后，整個系統(tǒng)的性能大大降低。圖 2 RAID 5實現方式從技術實現方式上說，RAID技術可以通過軟件和硬件兩種方式實現，隨著硬件系統(tǒng)能力不斷提升，軟件RAID實現方式越來越成為主流的選擇。標準的RAID寫操作，如RAID5中所必需的校驗計算，需包括以下幾個步驟： 1）以校驗盤中讀取數據 2）以目標數據盤中讀取數據 3）以舊校驗數據，新數據及已存在數據，生成新的

17、校驗數據 4）將新校驗數據寫入校驗盤 5）將新數據寫入目標數據盤 當主機將一個待寫入陣列RAID組中的數據發(fā)送到陣列時，陣列將該數據保存在緩存中并立即報告主機該數據的寫入工作已完成。該數據寫入到陣列硬盤的工作由陣列控制完成，該數據可繼續(xù)存放在Cache中直到Cache滿，而且要為新數據騰出空間而必須刷新時或陣列需停機時，控制器會及時將該數據從Cache寫入陣列硬盤中。這種緩存回寫技術使得主機不必等待RAID校驗計算過程的完成，即可處理下一個讀寫任務，這樣，主機的讀寫效率大為增加。當主機命令將一個數據寫入硬盤，則陣列控制器將該數據寫入緩存最上面的位置，只有新數據才會被控制器按Write-Back

18、 Cache的方式最后寫入硬盤。a) 連接磁盤陣列存儲l 實現方式：使用服務器連接磁盤陣列，數據存儲到陣列上有容錯功能的硬盤上。l 優(yōu)點：1）磁盤陣列特有的數據冗余功能，可以保護陣列中的硬盤在發(fā)生故障不會導致服務器無法訪問到數據，并可在不影響工作的情況（不停機）從其他硬盤恢復回數據。整個過程對用戶透明。2）除了硬盤的容錯保護，陣列中的其他硬件設備也提供了完全的保護（電源、風，扇、陣列狀態(tài)監(jiān)控），為數據提供一個良好的存儲環(huán)境。3）磁盤陣列提供高達160MB/s的數據傳輸速率，完全可以滿足視頻數據存儲的要求。并且陣列有單獨的專用I/O處理器處理視頻數據的存儲，大大減輕了服務器CPU的負擔。4）磁盤

19、陣列可以在線擴充存儲空間（不需要重啟服務器或陣列），并且還可以級連磁盤柜，擴展連接硬盤的數量，并提高更高的存儲空間。為以后的升級帶來方便，保護用戶投資。l 缺點：磁盤陣列投資稍高，但考慮到視頻監(jiān)控的特點，不失為一種很好的選擇。b) 使用NAS網絡存儲設備l 實現方式：把專用的NAS網絡存儲設備連接到各數據處理點網絡中，視頻監(jiān)控數據通過網絡存儲的NAS設備上。l 優(yōu)點：1）NAS設備有一定的容錯功能，可以提供硬盤的數據冗余。2）NAS有自己的操作系統(tǒng)，可以防止因為主機宕機而無法訪問到數據。l 缺點：1）由于直接通過網絡存儲數據，視頻數據流較大，網絡負擔較重，可能導致網絡繁忙而使視頻監(jiān)控有停頓。c

20、) 使用SAN網絡存儲數據l 實現方式：服務器和光纖存儲設備連接光纖通訊設備，組成光纖存儲網絡。數據通過光纖存儲網絡存入光纖存儲設備。l 優(yōu)點：1）光纖磁盤陣列有全面的容錯功能，從硬盤的數據冗余，到電源、風扇的硬件設備冗余，保證了數據的安全穩(wěn)定。2）光纖網絡提供高達2GB/s的數據傳輸速率，光纖磁盤陣列有單獨的處理器處理數據的存儲。3）提供高容量的存儲空間，擴展方便。l 缺點：1）投資比較昂貴技術特性NASl 基于Linux操作系統(tǒng)，安全穩(wěn)定l DOM技術，系統(tǒng)免受病毒侵擾l 大于1T的的存儲容量，以及更高的性價比l 支持RAID0、1、5和JBOD，更有效保證數據安全l 支持專業(yè)備份軟件，兩級存儲，避免網絡異常造成的影響l 為監(jiān)控特殊定制的功能，包括按路存儲、圖象文件管理等技術l 更先