第八章 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)備份技術(shù)

1、莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心20052005年年6 6月月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nRAID存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)技術(shù)n網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案DAS存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)技術(shù)SAN存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)技術(shù)NAS存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)技術(shù)n網(wǎng)絡(luò)備份技術(shù)（自學(xué)）網(wǎng)絡(luò)備份技術(shù)（自學(xué)）莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nRAIDRedundant Array of Independent Disks，廉價(jià)硬盤冗，廉價(jià)硬盤冗余陣列余陣列基本概念來(lái)自於集結(jié)多個(gè)容量小、基本概念來(lái)自於集結(jié)多個(gè)容量小、又不貴的硬磁盤組成一個(gè)磁盤陣又不貴的硬磁盤組成一

2、個(gè)磁盤陣列，產(chǎn)生比一個(gè)容量大但是較貴列，產(chǎn)生比一個(gè)容量大但是較貴的硬磁盤還要好的效能。的硬磁盤還要好的效能。 通常說(shuō)的通常說(shuō)的“磁盤陣列磁盤陣列”則是指由則是指由自帶自帶CPU的陣列控制器控制的一的陣列控制器控制的一個(gè)硬盤陣列柜個(gè)硬盤陣列柜一種海量存儲(chǔ)一種海量存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)備莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nIDE磁盤陣列磁盤陣列低端產(chǎn)品，低端產(chǎn)品， 按使用硬盤可分為按使用硬盤可分為ATA和和S-ATAATA產(chǎn)品產(chǎn)品 使用普通使用普通ATA硬盤，成本低，但硬盤，成本低，但P-ATA的硬盤最高傳輸?shù)挠脖P最高傳輸率的理論值為率的理論值為133MB/s，所以，所以I/O性能是其弱項(xiàng)。性能是其弱項(xiàng)

3、。SATA產(chǎn)品產(chǎn)品 第一代第一代SATA接口的標(biāo)準(zhǔn)為接口的標(biāo)準(zhǔn)為150MB，接近于，接近于SCSI Ultra160 I/O速率，價(jià)格卻明顯低于速率，價(jià)格卻明顯低于SCSI硬盤，性價(jià)比最突出。硬盤，性價(jià)比最突出。 nSCSI磁盤陣列磁盤陣列中端產(chǎn)品，豐富的產(chǎn)品系列（如雙控制器、冗余電源、風(fēng)扇，避中端產(chǎn)品，豐富的產(chǎn)品系列（如雙控制器、冗余電源、風(fēng)扇，避免系統(tǒng)的單點(diǎn)故障的免系統(tǒng)的單點(diǎn)故障的SCSI存儲(chǔ)產(chǎn)品）將業(yè)務(wù)的不停頓服務(wù)變?yōu)榭纱鎯?chǔ)產(chǎn)品）將業(yè)務(wù)的不停頓服務(wù)變?yōu)榭赡堋Ｈ萘靠砂葱枨髷U(kuò)容也是能。容量可按需求擴(kuò)容也是SCSI主要的性能之一。主要的性能之一。nFC磁盤陣列磁盤陣列高端產(chǎn)品，所有的先進(jìn)技術(shù)都

4、在高端產(chǎn)品，所有的先進(jìn)技術(shù)都在FC磁盤陣列系統(tǒng)中體現(xiàn)磁盤陣列系統(tǒng)中體現(xiàn)-完善的完善的硬件冗余、硬件冗余、Cableless無(wú)線纜模塊化設(shè)計(jì)、渦輪散熱系統(tǒng)、無(wú)線纜模塊化設(shè)計(jì)、渦輪散熱系統(tǒng)、LES監(jiān)監(jiān)控模塊、控模塊、GUI的管理軟件等等。其中全光纖產(chǎn)品內(nèi)部使用的管理軟件等等。其中全光纖產(chǎn)品內(nèi)部使用FC硬盤，硬盤，無(wú)論是外部主機(jī)通道還是內(nèi)部磁盤通道都是無(wú)論是外部主機(jī)通道還是內(nèi)部磁盤通道都是2Gb/s帶寬。帶寬。n半光纖產(chǎn)品半光纖產(chǎn)品 內(nèi)部使用內(nèi)部使用SATA或或SCSI硬盤，外部主機(jī)通道是硬盤，外部主機(jī)通道是2G Fibre。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月FC-RAID莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技

5、術(shù)中心 2005年6月n基本原理基本原理一個(gè)一個(gè)“陣列控制器陣列控制器”（Array controller）來(lái)控制多個(gè)硬盤的）來(lái)控制多個(gè)硬盤的相互連接、使多個(gè)硬盤的讀寫同步以減少錯(cuò)誤、提高效率和可相互連接、使多個(gè)硬盤的讀寫同步以減少錯(cuò)誤、提高效率和可靠性的存儲(chǔ)控制技術(shù)。靠性的存儲(chǔ)控制技術(shù)。n 軟陣列軟陣列(Software RAID)通過軟件通過軟件(如操作系統(tǒng)如操作系統(tǒng))實(shí)現(xiàn)，占用實(shí)現(xiàn)，占用CPU時(shí)間，可靠性較差，一時(shí)間，可靠性較差，一般不用般不用 1.整體擁有成本較低整體擁有成本較低 2.需要服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行全部的需要服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行全部的RAID 運(yùn)算運(yùn)算 3.會(huì)大幅降低服務(wù)器整體效能會(huì)大幅

6、降低服務(wù)器整體效能 4.操作系統(tǒng)異常時(shí)無(wú)法提供任何保護(hù)操作系統(tǒng)異常時(shí)無(wú)法提供任何保護(hù) 5.可靠性較低可靠性較低n硬陣列硬陣列(Hardware RAID Adapter)通過專門的陣列控制器實(shí)現(xiàn)通過專門的陣列控制器實(shí)現(xiàn)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月陣列控制器磁盤陣列系統(tǒng)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n微處理器: Intel i960RM 100MHz 64Bit RISC I/O ProcessornSCSI 控制芯片: LSI SYMBIOS 53C896 SCSI ChipsetTekram DC-922 的心臟Intel i960RM I/O Processor莆田學(xué)

7、院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n提高存儲(chǔ)速度提高存儲(chǔ)速度 過去十多年來(lái)，過去十多年來(lái)，CPU的處理速度增加了數(shù)十倍，的處理速度增加了數(shù)十倍，內(nèi)存的存取速度亦大幅增加，而數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置內(nèi)存的存取速度亦大幅增加，而數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置-主要是磁盤主要是磁盤(hard disk)的存取速度只增加了的存取速度只增加了三、四倍，形成電腦系統(tǒng)的瓶頸，拉低了電腦系三、四倍，形成電腦系統(tǒng)的瓶頸，拉低了電腦系統(tǒng)的整體性能，若不能有效的提升磁盤的存取速統(tǒng)的整體性能，若不能有效的提升磁盤的存取速度，度，CPU、內(nèi)存及磁盤間的不平衡將使、內(nèi)存及磁盤間的不平衡將使CPU及內(nèi)及內(nèi)存的改進(jìn)形成浪費(fèi)。存的改進(jìn)形成浪費(fèi)。n提高存儲(chǔ)可

8、靠性提高存儲(chǔ)可靠性 提供為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)而必需的數(shù)據(jù)冗余提供為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)而必需的數(shù)據(jù)冗余莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月1.確保數(shù)據(jù)的完整及有效。確保數(shù)據(jù)的完整及有效。2.確保數(shù)據(jù)的可靠性。確保數(shù)據(jù)的可靠性。3.確保商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。確保商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。4.增進(jìn)磁盤存取效率。增進(jìn)磁盤存取效率。5.服務(wù)器的必要安全配備。服務(wù)器的必要安全配備。6.有重要數(shù)據(jù)的有重要數(shù)據(jù)的PC 安全設(shè)備。安全設(shè)備。7.多媒體之播放加速。多媒體之播放加速。8.可實(shí)時(shí)備份數(shù)據(jù)，不必?fù)?dān)心硬盤損毀?？蓪?shí)時(shí)備份數(shù)據(jù)，不必?fù)?dān)心硬盤損毀。9.節(jié)省傳統(tǒng)備份方式之人力、時(shí)間及高成本設(shè)備的浪費(fèi)。節(jié)省傳統(tǒng)備份方式之人力、時(shí)間及高成本設(shè)

9、備的浪費(fèi)。10.加大硬盤的固定容量。加大硬盤的固定容量。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n法一：使用磁盤高速緩存法一：使用磁盤高速緩存(disk cache)控制技術(shù)控制技術(shù) 將從磁盤讀取的數(shù)據(jù)存在高速緩存將從磁盤讀取的數(shù)據(jù)存在高速緩存(cache)中以中以減少磁盤存取的次數(shù)。減少磁盤存取的次數(shù)。 這種方式在單任務(wù)環(huán)境（如這種方式在單任務(wù)環(huán)境（如DOS）之下，對(duì)大量）之下，對(duì)大量數(shù)據(jù)的存取有很好的性能數(shù)據(jù)的存取有很好的性能(量小且頻繁的存取則不量小且頻繁的存取則不然然)，但在多任務(wù)環(huán)境（如，但在多任務(wù)環(huán)境（如Windows）之下，或）之下，或因?yàn)橐煌５淖鲾?shù)據(jù)交換的動(dòng)作，或因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)因

10、為要不停的作數(shù)據(jù)交換的動(dòng)作，或因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)的頻繁存取的頻繁存取(每一記錄都很小每一記錄都很小)，就不能顯示其性，就不能顯示其性能。而且這種方式?jīng)]有任何安全保障。能。而且這種方式?jīng)]有任何安全保障。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n法二：使用磁盤陣列控制技術(shù)法二：使用磁盤陣列控制技術(shù) 把多個(gè)磁盤組成一個(gè)陣列，當(dāng)把多個(gè)磁盤組成一個(gè)陣列，當(dāng)作單一磁盤使用。它將數(shù)據(jù)以作單一磁盤使用。它將數(shù)據(jù)以“條塊條塊”(striping)的方式儲(chǔ)的方式儲(chǔ)存在不同的磁盤中，存取數(shù)據(jù)存在不同的磁盤中，存取數(shù)據(jù)時(shí)，陣列中的相關(guān)磁盤一起動(dòng)時(shí)，陣列中的相關(guān)磁盤一起動(dòng)作，大幅減低數(shù)據(jù)的存取時(shí)間，作，大幅減低數(shù)據(jù)的存取時(shí)間

11、，同時(shí)有更佳的空間利用率。同時(shí)有更佳的空間利用率。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n一般高性能的磁盤陣列都是以硬件一般高性能的磁盤陣列都是以硬件把磁盤快把磁盤快取控制及磁盤陣列結(jié)合在一個(gè)陣列控制器取控制及磁盤陣列結(jié)合在一個(gè)陣列控制器(RAID controller)上上形式出現(xiàn)，滿足人們對(duì)磁盤輸形式出現(xiàn)，滿足人們對(duì)磁盤輸出入系統(tǒng)的四大要求出入系統(tǒng)的四大要求:增加存取速度，增加存取速度，容錯(cuò)容錯(cuò)(fault tolerance)，即安全性（一個(gè)或幾個(gè)硬盤損，即安全性（一個(gè)或幾個(gè)硬盤損壞不會(huì)導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)丟失）壞不會(huì)導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)丟失）有效的利用磁盤空間有效的利用磁盤空間;盡量的平衡盡量的平

12、衡CPU，內(nèi)存及磁盤的性能差異，提高電腦，內(nèi)存及磁盤的性能差異，提高電腦的整體工作性能。的整體工作性能。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n磁盤延伸磁盤延伸(Disk Spanning)把小容量的磁盤延伸為大容量的單一磁盤，用戶不必規(guī)劃數(shù)據(jù)在各磁盤的分布，從且提高了磁盤空間的使用率。SCSI磁盤陣列更可連接幾十個(gè)磁盤，形成數(shù)十GB到數(shù)百GB的陣列，使磁盤容量幾乎可作無(wú)限的延伸; 。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n磁盤或數(shù)據(jù)條塊化磁盤或數(shù)據(jù)條塊化 (Disk Striping or Data Striping)數(shù)據(jù)按需要分段，從第一個(gè)磁盤開始放，放到最後一個(gè)磁盤再回到第一個(gè)磁

13、盤放起，直到數(shù)據(jù)分布完畢。從上圖我們可以看出，數(shù)據(jù)以分段于在不同的磁盤，整個(gè)陣列的各個(gè)磁盤可同時(shí)作讀寫，故數(shù)據(jù)分段使數(shù)據(jù)的存取有最好的效率，理論上本來(lái)讀一個(gè)包含四個(gè)分段的數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間約=(磁盤的access time +數(shù)據(jù)的transfer time)4次，現(xiàn)在只要一次就可以完成。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n磁盤陣列中針對(duì)不同的應(yīng)用使用的不同技術(shù)，稱為RAID level，每一level代表一種應(yīng)用技術(shù) 。 n目前業(yè)界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是RAID 0RAID 5。但level并不代表技術(shù)的高低，level 5并不高于level 3，level 1也不低過level 4，至于要選擇那

14、一種RAID level的產(chǎn)品，純視用戶的操作環(huán)境及應(yīng)用而定（很多人對(duì)磁盤陣列的誤解，以為磁盤陣列非要RAID 5不可）。其他如RAID 6，RAID 7，乃至RAID 10等，都是廠商各做各的，并無(wú)一致的標(biāo)準(zhǔn)。n常用的RAID級(jí)別有：RAID0，RAID1，RAID5和RAID10（RAID 0+1）莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n“數(shù)據(jù)條塊化數(shù)據(jù)條塊化”的的“無(wú)容錯(cuò)能力無(wú)容錯(cuò)能力”磁盤驅(qū)動(dòng)器群組磁盤驅(qū)動(dòng)器群組n所有磁盤陣列系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存取效能最佳和磁盤空間利用率最高的一種所有磁盤陣列系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存取效能最佳和磁盤空間利用率最高的一種Disk striping也稱為RAID 0，

15、將所有硬盤組成一個(gè)陣列，可同時(shí)多盤讀寫，對(duì)于一個(gè)由n個(gè)硬盤組成的RAID 0陣列，存儲(chǔ)速度理論上是單個(gè)硬盤的n倍。對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，組成RAID 0的磁盤被視為一個(gè)單獨(dú)的邏輯磁盤。但RAID 0不提供任何數(shù)據(jù)冗余，如果陣列內(nèi)的某個(gè)磁盤出現(xiàn)了錯(cuò)誤，所有的數(shù)據(jù)都會(huì)丟失。所以通常要使用其他備份方式（如磁帶）來(lái)提高可靠度。(據(jù)對(duì)DELL陣列產(chǎn)品PowerVault 660F/224F的研究，配有14個(gè)硬盤的RAID 0系統(tǒng)三年內(nèi)發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能性可達(dá)77%)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：傳輸率和硬盤利用率最高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 無(wú)冗余，可靠性最差，其中一個(gè)磁盤發(fā)生故障，所有數(shù)據(jù)將丟失。應(yīng)用：應(yīng)用：通常使用在暫

16、存數(shù)據(jù)和高 I/O 速率的工作站 。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 0 StripingWith RAID 0 and using the 280Gb 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. 莆田學(xué)院現(xiàn)代教

17、育技術(shù)中心 2005年6月n在 RAID 1 系統(tǒng)中，相同的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在兩個(gè)硬盤上（100% 冗余）。當(dāng)一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，在另一個(gè)磁盤上可立即獲得數(shù)據(jù)，從而無(wú)損數(shù)據(jù)完整性。通過一個(gè) SCSI 通道映射兩個(gè)磁盤時(shí)我們稱之為磁盤鏡像。如果每個(gè)磁盤都與獨(dú)立的 SCSI 通道連接，我們稱之為磁盤雙工（更加安全）。RAID 1 為數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)可用性提供了一種簡(jiǎn)單及高效的解決方案。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可用性高，即使一個(gè)磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)據(jù)依然可用。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需要 2 個(gè)磁盤，但只使用其中一個(gè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。應(yīng)用：應(yīng)用：通常使用于較小的系統(tǒng)，其中一個(gè)磁盤的容量足夠，并用作啟動(dòng)盤。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技

18、術(shù)中心 2005年6月RAID 1莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 1 MirroringWhen 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. 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n“磁盤鏡像備份

19、磁盤鏡像備份”磁盤驅(qū)動(dòng)器群組磁盤驅(qū)動(dòng)器群組n所有擁有容錯(cuò)能力的磁盤陣列系統(tǒng)中，容錯(cuò)能力最好，磁盤空間利用率最低，數(shù)所有擁有容錯(cuò)能力的磁盤陣列系統(tǒng)中，容錯(cuò)能力最好，磁盤空間利用率最低，數(shù)據(jù)存取效率最高的一種據(jù)存取效率最高的一種使用磁盤鏡像(disk mirroring) 技術(shù)，并以磁盤延伸的方式形成陣列，以數(shù)據(jù)分段的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，故與RAID 0具有幾乎相同的讀寫性能。但RAID1還能完全做到了容錯(cuò)和不停機(jī)。 “容錯(cuò)” 即使磁盤故障，數(shù)據(jù)仍能保持完整。 “不停機(jī)”發(fā)生磁盤故障時(shí)系統(tǒng)能持續(xù)工作而不停頓，仍可正常讀寫磁盤并可將此磁盤拆下來(lái)而不影向其他磁盤的操作，待新的磁盤換上去之后，系統(tǒng)即時(shí)做鏡像，

20、將數(shù)據(jù)重新復(fù)上去。RAID 1在容錯(cuò)及存取的性能上是所有RAID level之冠。(據(jù)對(duì)DELL陣列產(chǎn)品PowerVault 660F/224F的研究，配有14個(gè)硬盤的RAID 1系統(tǒng)三年內(nèi)發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能性低于7%)。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nRAID 0+1的綜合體的綜合體RAID 10 是 RAID 0 (性能) 和 RAID 1(數(shù)據(jù)安全)的結(jié)合，以提供了良好的性能和數(shù)據(jù)安全性。與 RAID 0 相同之處在于，在較高負(fù)載條件下可以保證最佳性能。與 RAID 1 相同之處在于，50% 的安裝容量被用作冗余。在RAID 0+1配置下，數(shù)據(jù)被分段存入到一個(gè)磁盤組1，然后又被

21、鏡象到另一個(gè)磁盤組2，從而既產(chǎn)生了良好的輸入/輸出性能，又可獲得了良好的可靠性。如果一個(gè)磁盤組中的硬盤出現(xiàn)錯(cuò)誤，該磁盤組的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，但所有數(shù)據(jù)都保留在鏡象磁盤組上。但如果第二個(gè)磁盤組中任何一個(gè)硬盤在第一個(gè)磁盤組恢復(fù)前出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么所有的數(shù)據(jù)都會(huì)丟失。(據(jù)對(duì)DELL陣列產(chǎn)品PowerVault 660F/224F的研究，配有14個(gè)硬盤的RAID 0+1系統(tǒng)三年內(nèi)發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能性低于10%)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可用性高，即使一個(gè)磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)據(jù)依然可用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：良好的寫入性能缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：需要偶數(shù)個(gè)磁盤，最少為 4 個(gè)，另外只能使用一半的磁盤容量 應(yīng)用：應(yīng)用：通常使用于需要較高序列

22、寫入性能的場(chǎng)合 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 0+1 Striping and MirroringIn 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.

23、 The 2 striped drives will be included in the logical drives space, but as above the mirrored drives will appear invisible to the user. 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n帶出錯(cuò)校驗(yàn)的比特級(jí)數(shù)據(jù)條塊化帶出錯(cuò)校驗(yàn)的比特級(jí)數(shù)據(jù)條塊化 容錯(cuò)能力好，磁盤空間利用率較高，大數(shù)據(jù)量存取性能好。二者的主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)安全技術(shù)不同RAID 2采用“海明碼”進(jìn)行錯(cuò)誤校正及檢測(cè)，故需要較多的額外磁盤（如8個(gè)數(shù)據(jù)盤需要3個(gè)校正盤），而RAID 3采用奇偶校驗(yàn)的（parity

24、check）技術(shù)，所需的額外磁盤數(shù)大大減少（只需一個(gè)），故常用之。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月在一個(gè)由n個(gè)硬盤組成的陣列中，RAID 3可承受一個(gè)硬盤的失敗。如奇偶校驗(yàn)盤失敗，剩余的數(shù)據(jù)硬盤不受影響，但冗余將丟失。如果數(shù)據(jù)硬盤出現(xiàn)了失敗，RAID控制器使用剩余的數(shù)據(jù)硬盤及奇偶校驗(yàn)盤計(jì)算丟失的數(shù)據(jù)，以恢復(fù)出現(xiàn)錯(cuò)誤的硬盤，不會(huì)有數(shù)據(jù)丟失。但如果在發(fā)生錯(cuò)誤的硬盤恢復(fù)以前另一個(gè)硬盤又出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么RAID內(nèi)所有的數(shù)據(jù)都將丟失。(據(jù)對(duì)DELL陣列產(chǎn)品PowerVault 660F/224F的研究，配有14個(gè)硬盤的RAID 3系統(tǒng)三年內(nèi)發(fā)生數(shù)據(jù)損失的可能

25、性低于38%)。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 2和RAID 3都采用“共軸同步”技術(shù)，即存取數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)磁盤陣列一起動(dòng)作，在各作磁盤的相同位置作平行存取，而且其總線是特別設(shè)計(jì)的，能以大帶寬并行傳輸所存取的數(shù)據(jù)，所以有最好的傳輸時(shí)間。在大型檔案的存取應(yīng)用，它們均有最好的性能，但如果檔案太小，因?yàn)榇疟P的存取是以扇區(qū)為單位，而RAID 2/3的存取是所有磁盤平行動(dòng)作，故小于一個(gè)扇區(qū)的數(shù)據(jù)量會(huì)使其性能大打折扣。RAID 2/3技術(shù)是設(shè)計(jì)給需要連續(xù)且大量數(shù)據(jù)的電腦使用的，如大型電腦、作影像處理或CAD/CAM的工作站等，并不適用于一般的多用戶環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、小型機(jī)或PC。莆田學(xué)院現(xiàn)

26、代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 4 與 RAID 0 非常相似。數(shù)據(jù)分割在各磁盤之間。此外，RAID 控制器也會(huì)計(jì)算單個(gè)磁盤 (P1, P2, .) 上存儲(chǔ)的冗余性（奇偶校驗(yàn)信息）。即使有一個(gè)磁盤發(fā)生故障，所有的數(shù)據(jù)完全可用。丟失的數(shù)據(jù)通過有效數(shù)據(jù)以及奇偶校驗(yàn)信息計(jì)算后存取。與 RAID 1 不同之處在于，只需要一個(gè)磁盤空間用于冗余。假如有一個(gè)由 5 個(gè)磁盤組成的 RAID 4 磁盤陣列，其中 80% 的安裝磁盤容量用于用戶容量，則只有 20% 的容量用于冗余。如果存在許多小數(shù)據(jù)塊時(shí)，奇偶校驗(yàn)磁盤將出現(xiàn)吞吐量的瓶頸。對(duì)于較大的數(shù)據(jù)塊，RAID 4 將展示大大提高的性能。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可

27、用性高，即使一個(gè)磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)據(jù)依然可用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：很好地利用了磁盤空間（如 n 個(gè)磁盤的陣列，n-1 被用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：必須計(jì)算冗余信息，這樣就限制了寫入性能 應(yīng)用：應(yīng)用：由于安裝容量與實(shí)際可用容量的比率較高，通常使用于較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月與 RAID 4 不同，RAID 5 磁盤陣列中的奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)分割在各磁盤之間。RAID 5 磁盤陣列提供更加平衡的吞吐量。即使對(duì)多重任務(wù)和多用戶環(huán)境中的小數(shù)據(jù)塊，它的響應(yīng)時(shí)間都十分良好。RAID 5 與 RAID 4 的安全級(jí)別相同：其中一個(gè)磁盤發(fā)生故障時(shí)，所有的數(shù)據(jù)完全可用。丟失的數(shù)據(jù)通過有

28、效數(shù)據(jù)以及奇偶校驗(yàn)信息計(jì)算得出。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可用性高，即使一個(gè)磁盤發(fā)生故障，邏輯硬盤上的數(shù)據(jù)依然可用優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：很好地利用了磁盤空間（如 n 個(gè)磁盤的陣列，n-1 被用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：必須計(jì)算冗余信息，這樣就限制了寫入性能 應(yīng)用：應(yīng)用：由于安裝容量與實(shí)際可用容量的比率較高，通常用于較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月 容錯(cuò)能力好，磁盤空間利用率較高，小數(shù)據(jù)密集存取性能好。 RAID 4和RAID 3是一樣的，但RAID 4可以兼容更大的數(shù)據(jù)塊。RAID 5與RAID 4很相似，但只是奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)被分段保存到所有的硬盤，即它不

29、用校驗(yàn)磁盤而將校驗(yàn)數(shù)據(jù)以循環(huán)的方式放在每一個(gè)磁盤中，而不是寫入一個(gè)指定的硬盤，從而消除了讀取單個(gè)奇偶校驗(yàn)盤引起的瓶頸問題。所以RAID 5能大幅增加小檔案的存取性能，不但可同時(shí)讀取，甚至有可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)寫入的動(dòng)作，這對(duì)聯(lián)機(jī)交易處理(OLTP)如銀行系統(tǒng)、金融、股市等或大型數(shù)據(jù)庫(kù)的處理提供了最佳的解決方案，因?yàn)檫@些應(yīng)用的每一筆數(shù)據(jù)量小，磁盤輸出入頻繁而且必須容錯(cuò)。 RAID 4和RAID 5的可靠性同RAID 3。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 6Independent Data disks with two independent Independent Data disk

30、s with two independent distributed parity schemesdistributed parity schemes（獨(dú)立的數(shù)據(jù)硬盤與兩個(gè)獨(dú)立分布式校方案）（獨(dú)立的數(shù)據(jù)硬盤與兩個(gè)獨(dú)立分布式校方案）RAID 6等級(jí)是在RAID 5基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)而設(shè)計(jì)的一種RAID方式，實(shí)際上是一種擴(kuò)展RAID 5等級(jí)。與RAID 5的不同之處于除了每個(gè)硬盤上都有同級(jí)數(shù)據(jù)XOR校驗(yàn)區(qū)外，還有一個(gè)針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊的XOR校驗(yàn)區(qū)。當(dāng)然，當(dāng)前盤數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)不可能存在當(dāng)前盤而是交錯(cuò)存儲(chǔ)的，具體形式見圖。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 6這樣一來(lái)，等于每

31、個(gè)數(shù)據(jù)塊有了兩個(gè)校驗(yàn)保護(hù)屏障（一個(gè)分層校驗(yàn)，一個(gè)是總體校驗(yàn)），因此RAID 6的數(shù)據(jù)冗余性能相當(dāng)好。但是，由于增加了一個(gè)校驗(yàn)，所以寫入的效率較RAID 5還差，而且控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也更為復(fù)雜，第二塊的校驗(yàn)區(qū)也減少了有效存儲(chǔ)空間。由于RAID 6相對(duì)于RAID 5在校驗(yàn)方面的微弱優(yōu)勢(shì)和在性能與性價(jià)比方面的較大劣勢(shì)，RAID 6等級(jí)基本沒有實(shí)際應(yīng)用過，只是對(duì)更高級(jí)的數(shù)據(jù)的冗余進(jìn)行的一種技術(shù)與思路上的嘗試 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 7Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as High Data Transfer Rat

32、es（最優(yōu)化的異步高I/O速率和高數(shù)據(jù)傳輸率） RAID 7等級(jí)是至今為止，理論上性能最高的RAID模式，因?yàn)樗鼜慕M建方式上就已經(jīng)和以往的方式有了重大的不同。基本形式見圖，以往一個(gè)硬盤是一個(gè)組成陣列的“柱子”，而RAID 7中多個(gè)硬盤組成一個(gè)“柱子”。換言之，在RAID 7中，以前的單個(gè)硬盤相當(dāng)于分割成多個(gè)獨(dú)立的硬盤，有自己的讀寫通道，這樣做的好處就是在讀/寫某一區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)，可以迅速定位，而不會(huì)因?yàn)橐酝騿蝹€(gè)硬盤的限制同一時(shí)間只能訪問該數(shù)據(jù)區(qū)的一部分。莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月關(guān)于關(guān)于RAID 7 RAID 7是一個(gè)整體的系統(tǒng)，有自己的操作系統(tǒng)，有自己的處理器，有自己的總線，而

33、不是通過簡(jiǎn)單的插卡就可以實(shí)現(xiàn)的。RAID 7的主要特性如下： 所有的I/O傳輸都是異步的，都有自己獨(dú)立的控制器和帶有Cache的接口，與系統(tǒng)時(shí)鐘并不同步 所有的讀與寫的操作都將通過一個(gè)帶有中心Cache的高速系統(tǒng)總線（X-Bus） 專用的校驗(yàn)硬盤可以用于任何通道 帶有完整功能的即時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)嵌于陣列控制微處理器，負(fù)責(zé)各通道的通信以及Cache的管理，這也是它與其他等級(jí)最大不同之一 連通性：可增至12個(gè)主機(jī)接口 擴(kuò)展性：線性容量可增至48個(gè)硬盤 開放式系統(tǒng)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的SCSI硬盤、標(biāo)準(zhǔn)的PC總線、主板以及SIMM內(nèi)存 在Cache內(nèi)部完成校驗(yàn)生成工作 多重的附加驅(qū)動(dòng)可以隨時(shí)熱機(jī)待命，提高冗余率和

34、靈活性 易管理性：SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議） 可以讓管理員遠(yuǎn)程監(jiān)視并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制 按照RAID 7設(shè)計(jì)者的說(shuō)法，將比其他RAID提高150-600%寫入I/O性能。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月RAID 7已被SCC公司(Storage Computer Corporation)注冊(cè)了商標(biāo)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月uDAS(直連存儲(chǔ)直連存儲(chǔ)) 大型服務(wù)器采用的大型服務(wù)器采用的主要存儲(chǔ)方式主要存儲(chǔ)方式uSAN(存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)) 網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)化的DASuNAS(網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)) 適用于多用戶網(wǎng)絡(luò)適用于多用戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境環(huán)境SAN結(jié)

35、構(gòu)中，文件管理系統(tǒng)（FS）還是分別在每一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器上；而NAS則是每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議（如：NFS、CIFS）使用同一個(gè)文件管理系統(tǒng)。換句話說(shuō)：NAS和SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nDAS (Direct Attached Storage)l直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器上直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器上l以以“服務(wù)器為中心服務(wù)器為中心”的數(shù)據(jù)管理方式的數(shù)據(jù)管理方式莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nSAN (Storage Area Ne

36、twork)l以光纖交換機(jī)為中心的獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備以光纖交換機(jī)為中心的獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備lSAN通常由存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤陣列等）和光纖交換機(jī)組成通常由存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤陣列等）和光纖交換機(jī)組成l在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器群的后端，采用光纖通道（在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器群的后端，采用光纖通道（FC）協(xié)議連接成高速專用網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議連接成高速專用網(wǎng)絡(luò)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月SAN (存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)) 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月Storage Area Networks (SAN)莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月n優(yōu)點(diǎn)（與優(yōu)點(diǎn)（與DAS相比）相比）高性能，高擴(kuò)展性，可升級(jí)性、穩(wěn)定性和可用性都大高

37、性能，高擴(kuò)展性，可升級(jí)性、穩(wěn)定性和可用性都大大加強(qiáng)大加強(qiáng)數(shù)據(jù)集中管理，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸很快，總擁有成本降低數(shù)據(jù)集中管理，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸很快，總擁有成本降低n缺點(diǎn)缺點(diǎn)成本較高（每端口成本較高（每端口1000美元的光纖交換設(shè)備和昂貴的美元的光纖交換設(shè)備和昂貴的光纖存儲(chǔ)設(shè)備）光纖存儲(chǔ)設(shè)備）客戶端不能直接訪問客戶端不能直接訪問SAN，而要通過相應(yīng)的服務(wù)器操，而要通過相應(yīng)的服務(wù)器操作系統(tǒng)進(jìn)行，異構(gòu)環(huán)境下不能實(shí)現(xiàn)文件共享作系統(tǒng)進(jìn)行，異構(gòu)環(huán)境下不能實(shí)現(xiàn)文件共享存儲(chǔ)資源共享，但不提供數(shù)據(jù)共享存儲(chǔ)資源共享，但不提供數(shù)據(jù)共享莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2005年6月nNAS (Network Area Storage)l一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，包括存儲(chǔ)器件（磁盤陣列、一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，包括存儲(chǔ)器件（磁盤陣列、CD/DVD驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器等）和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件，可提供跨平臺(tái)文件共享功能驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器等）和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件，可提供跨平臺(tái)文件共享功能l采用一個(gè)面向用戶設(shè)計(jì)的、專門