數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份技術(shù)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與備份技術(shù)閃存直接外掛存儲(chǔ)（DAS）

存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備（NAS）存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展數(shù)據(jù)備份一、閃存

閃存是內(nèi)存的一種，閃存卡（FlashCard）是利用閃存（FlashMemory）技術(shù)達(dá)到存儲(chǔ)電子信息的存儲(chǔ)器，一般應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)，掌上電腦，MP3等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲(chǔ)介質(zhì)，所以樣子小巧，有如一張卡片，所以稱之為閃存卡。根據(jù)不同的生產(chǎn)廠商和不同的應(yīng)用，閃存卡大概有：SmartMedia（SM卡）、CompactFlash（CF卡）、MultiMediaCard（MMC卡）、SecureDigital（SD卡）、MemoryStick（記憶棒）、XD-PictureCard（XD卡）和微硬盤(pán)（MICRODRIVE）。CF(CompactFlash)卡

CompactFlash的誕生比較早，由最大的FlashMemory卡廠商之一美國(guó)SanDisk于1994年首次推出。意為“標(biāo)準(zhǔn)閃存卡”，簡(jiǎn)稱“CF卡”。CF(CompactFlash)卡

CF卡與其它存儲(chǔ)卡相比，有幾個(gè)特點(diǎn)。CF卡使用flash作為存儲(chǔ)媒介，無(wú)需供電也能保存資料，而且工作時(shí)耗電量也很低，它在3.3V或者5V的電壓下工作，其耗電量只相當(dāng)于傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備如磁帶、硬盤(pán)的3%或更低，適合用在移動(dòng)設(shè)備上；如上圖，CF卡由兩個(gè)基本部分組成：控制芯片和閃存模組，閃存用于存儲(chǔ)信息，控制芯片用來(lái)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的連接及控制數(shù)據(jù)在閃存模塊中的傳輸。CF(CompactFlash)卡

CF卡比閃盤(pán)之類的存儲(chǔ)器更加接近硬盤(pán)，CF卡內(nèi)部控制器設(shè)計(jì)完全模擬硬盤(pán)，而且使用標(biāo)準(zhǔn)的ATA/IDE接口界面，可以很容易的通過(guò)IDE接口與電腦連接，而且早已實(shí)現(xiàn)無(wú)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，使用非常方便。CF卡最初一般是配備PCMCIA適配器在筆記本電腦的PCMCIA插槽上使用，現(xiàn)在還有了許多USB、IEEE1394讀卡器等各種各樣的CF適配器，使CF卡與電腦之間的信息傳輸變得更加方便。SM(SmartMedia)卡

SmartMedia是由東芝公司ToshibaAmericaElectronicComponents（TAEC）在1995年11月發(fā)布的FlashMemory存貯卡，三星公司SamsungElectronicCo.在1996年購(gòu)買(mǎi)了生產(chǎn)和銷售許可，這兩家公司成為主要的SmartMedia廠商。

SmartMedia采用了東芝大力鼓吹的NAND型FlashMemory，因此體積做得很?。?5mmx37mmx0.76mm，非常的薄，僅重1.8克。NAND型FlashMemory的功勞還使得SmartMedia具有比較高的擦寫(xiě)性能，成為除了薄以外的另一個(gè)特點(diǎn)。

SM(SmartMedia)卡

SmartMedia為了節(jié)省自身的成本，存貯卡上只有FlashMemory模塊和接口，而并沒(méi)有包括控制芯片，所以使用SmartMedia的設(shè)備必須自己裝置控制機(jī)構(gòu)。但這卻帶來(lái)了令人頭疼的兼容性問(wèn)題：由于各家的控制不盡相同，所以存在著格式互不兼容的現(xiàn)象，如一張SmartMedia在某個(gè)MP3播放器上用了，往往就不能直接在數(shù)碼相機(jī)上使用。另外舊的設(shè)備是根據(jù)以前的SmartMedia規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)的，所以當(dāng)SmartMedia推出新的升級(jí)產(chǎn)品時(shí)，規(guī)范往往會(huì)改變，以前的設(shè)備很多就無(wú)法使用。例如推出新容量SmartMedia時(shí)，頁(yè)/塊大小和其它一些東西都改變了，結(jié)果新容量的SmartMedia無(wú)法在很多舊的設(shè)備上使用，造成不少浪費(fèi)。

接口方面，SmartMedia采用了22針的接口，我們?cè)诳ㄉ峡吹降氖潜槠降慕鹗种浮?/p>

SIM卡是（SubscriberIdentityModel客戶識(shí)別模塊）的縮寫(xiě)，也稱為智能卡、用戶身份識(shí)別卡,GSM數(shù)字移動(dòng)電話機(jī)必須裝上此卡方能使用。SIM卡是帶有微處理器的智能芯片卡，它的構(gòu)成是以下幾個(gè)模塊：---CPU---程序存儲(chǔ)器(ROM)---工作存儲(chǔ)器(RAM)---數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(EPROM或E2PROM)---串行通信單元這五個(gè)模塊必須集成在一塊集成電路中，否則其安全性會(huì)受到威脅。因?yàn)?，芯片間的連線可能成為非法存取和盜用SIM卡的重要線索。在實(shí)際使用中有兩種功能相同而形式不同的SIM卡：

(a)卡片式(俗稱大卡)SIM卡，這種形式的SIM卡符合有關(guān)IC卡的ISO…7816標(biāo)準(zhǔn)，類似IC卡。

(b)嵌入式(俗稱小卡)SIM卡，其大小只有25mm×15mm，是半永久性地裝入到移動(dòng)臺(tái)設(shè)備中的卡。兩種卡外裝都有防水、耐磨、抗靜電、接觸可靠和精度高的特點(diǎn)。SIM卡中存儲(chǔ)了數(shù)字移動(dòng)電話客戶的信息、加密密鑰等內(nèi)容，它可供GSM網(wǎng)絡(luò)對(duì)客戶身份進(jìn)行鑒別，并對(duì)客戶通話時(shí)的語(yǔ)音信息進(jìn)行加密。SIM卡的使用，完全防止了并機(jī)和通話被竊聽(tīng)行為，并且SIM卡的制作是嚴(yán)格按照GSM國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)完成的，它使客戶的正常通信得到了可靠的保障。SIM卡在GSM系統(tǒng)中的應(yīng)用，使得卡和手機(jī)分離，一張SIM卡唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)客戶。一張SIM卡可以插入任何一部GSM手機(jī)中使用，而使用手機(jī)所產(chǎn)生的通信費(fèi)用則自動(dòng)記錄在該SIM卡所唯一標(biāo)識(shí)的客戶的帳戶上。MMC(MultiMediaCard)卡

MMC即MultiMediaCard，由西門(mén)子公司Siemens（現(xiàn)在稱為Infineon）和首推CF的SanDisk于1997年推出。1998年1月十四家公司聯(lián)合成立了MMC協(xié)會(huì)（MultiMediaCardAssociation簡(jiǎn)稱MMCA），現(xiàn)在已經(jīng)有超過(guò)84個(gè)成員，其中更包括了Nokia、Ericsson、Motorola等手機(jī)巨頭。

MMC(MultiMediaCard)卡

MMC的發(fā)展目標(biāo)主要是針對(duì)數(shù)碼影像、音樂(lè)、手機(jī)、PDA、電子書(shū)、玩具等產(chǎn)品，號(hào)稱是目前世界上最小的FlashMemory存貯卡，尺寸只有32mmx24mmx1.4mm。雖然比SmartMedia厚，但整體體積卻比SmartMedia小，而且也比SmartMedia輕，只有1.5克。MMC存貯卡可以分為MMC和SPI兩種工作模式，MMC模式是標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)模式，具有MMC的全部特性。而SPI模式則是MMC存貯卡可選的第二種模式，這個(gè)模式是MMC協(xié)議的一個(gè)子集，主要用于只需要小數(shù)量的卡（通常是1個(gè)）和低數(shù)據(jù)傳輸率（和MMC協(xié)議相比）的系統(tǒng)，這個(gè)模式可以把設(shè)計(jì)花費(fèi)減到最小，但性能就不如MMC。

MMC被設(shè)計(jì)作為一種低成本的數(shù)據(jù)平臺(tái)和通訊介質(zhì)，它的接口設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單：只有7針！接口成本低于0.5美元，相比之下SmartMedia和MemoryStick的接口成本都要高于1美元。在接口中，電源供應(yīng)是3針，而數(shù)據(jù)操作只用3針的串行總線就搞定了（SPI模式再加上1針用于選擇芯片），真是簡(jiǎn)單得不能再簡(jiǎn)單了。

SD(SecureDigitalCard)卡

SD卡可以說(shuō)是相當(dāng)新的產(chǎn)品，SD的意思是SecureDigital。這個(gè)產(chǎn)品由松下電器MatsusaElectricIndustrialCo.,Ltd、東芝ToshibaCorp.和SanDisk聯(lián)合推出，1999年8月才首次發(fā)布。SD卡數(shù)據(jù)傳送和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來(lái)，大小和MMC差不多，尺寸為32mmx24mmx2.1mm。長(zhǎng)寬和MMC一樣，只是厚了0.7mm，以容納更大容量的存貯單元。SD(SecureDigitalCard)卡

SD卡與MMC卡保持著向上兼容，也就是說(shuō)，MMC可以被新的SD設(shè)備存取，兼容性則取決于應(yīng)用軟件，但SD卡卻不可以被MMC設(shè)備存取。（SD卡外型采用了與MMC厚度一樣的導(dǎo)軌式設(shè)計(jì)，以使SD設(shè)備可以適合MMC）

SD接口除了保留MMC的7針外，還在兩邊加多了2針，作為數(shù)據(jù)線。至于在存貯單元方面，當(dāng)然也是采用了東芝大力倡導(dǎo)的NAND型FlashMemory，基本上和SmartMedia的一樣，所以性能也不俗，平均數(shù)據(jù)傳輸率能達(dá)到2MB/s，不久更將提高到10MB/s。也許是被SmartMedia不兼容性弄怕了，這次SD把控制器集成到了卡里，希望在推出新規(guī)格的SD卡時(shí)，不會(huì)再有不兼容的情況發(fā)生了。另外SD和MemoryStick一樣，也帶了物理寫(xiě)保護(hù)開(kāi)關(guān)。MemoryStick記憶棒

MemoryStick被很多人稱為香口膠存貯卡，因?yàn)槠涑叽绱_實(shí)像一條香口膠：50mmx21.5mmx0.28mm，重4克。采用精致醒目的藍(lán)色外殼（新的MG為白色），并具有寫(xiě)保護(hù)開(kāi)關(guān)。MemoryStick由Sony在日本的工廠生產(chǎn)，但存貯單元模塊卻并不是由Sony自己生產(chǎn)的，而是由第三方廠商提供。MemoryStick記憶棒

和很多FlashMemory存貯卡不同，MemoryStick規(guī)范是非公開(kāi)的，沒(méi)有什么標(biāo)準(zhǔn)化組織（Sony認(rèn)為沒(méi)有必要進(jìn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化）。這個(gè)香口膠采用了Sony自己的外型、協(xié)議、物理格式和版權(quán)保護(hù)技術(shù)，要使用它的規(guī)范就必須和Sony談判簽定許可。目前所知道的是MemoryStick也包括了控制器在內(nèi)，采用10針接口，數(shù)據(jù)總線為串行，最高頻率可達(dá)20MHz，電壓為2.7伏到3.6伏，電流平均為45mA。可以看出這個(gè)規(guī)格和差不多同一時(shí)間出現(xiàn)的MMC頗為相似。XD卡

XD卡全稱為XD-PICTURECARD，是由富士和奧林巴斯聯(lián)合推出的專為數(shù)碼相機(jī)使用的小型存儲(chǔ)卡，采用單面18針接口，是目前體積最小的存儲(chǔ)卡。XD取自于“ExtremeDigital”，是“極限數(shù)字”的意思。XD卡

XD卡是較為新型的閃存卡，相比于其它閃存卡，它擁有眾多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。袖珍的外形尺寸，外形尺寸為20mm×25mm×1.7mm，總體積只有0.85立方厘米，約為2克重，是目前世界上最為輕便、體積最小的數(shù)字閃存卡。優(yōu)秀的兼容性，配合各式的讀卡器，可以方便的與個(gè)人電腦連接。超大的存儲(chǔ)容量，XD卡的理論最大容量可達(dá)8GB，具有很大的擴(kuò)展空間。目前市場(chǎng)上見(jiàn)到的XD卡有16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等不同的容量規(guī)格。微硬盤(pán)（Microdrive）微硬盤(pán)（Microdrive）最早是由IBM公司開(kāi)發(fā)的一款超級(jí)迷你硬盤(pán)機(jī)產(chǎn)品。其最初的容量為340MB和512MB，而現(xiàn)在的產(chǎn)品容量有1GB、2GB以及4GB等。與以前相比，目前的微硬盤(pán)降低了轉(zhuǎn)速（4200rpm降為3600rpm），從而降低了功耗，但增強(qiáng)了穩(wěn)定性。微硬盤(pán)（Microdrive）可以使用CF卡的大多數(shù)設(shè)備大都可以直接使用Microdrive，如數(shù)碼相機(jī)、手持電腦、MP3播放器等。筆記本電腦則通過(guò)PCMCIA適配器轉(zhuǎn)接，由于Microdrive比起CF卡略厚，所以需要設(shè)備符合CFII標(biāo)準(zhǔn)，大容量的Microdrive(4GB)要求設(shè)備支持FAT32文件系統(tǒng)。與CF相比，Microdrive的最大優(yōu)勢(shì)是單位存儲(chǔ)容量的價(jià)格更低。Microdrive采用的是硬盤(pán)技術(shù)，具有低成本高容量的特點(diǎn)，可以成為采用固態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)存貯器的替代品。

目前柯達(dá)、三洋、富士通、愛(ài)普生等公司，已經(jīng)開(kāi)始設(shè)計(jì)支持Microdrive使用的數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品。未來(lái)可以預(yù)見(jiàn)的是，包括數(shù)碼相機(jī)或其它計(jì)算機(jī)外設(shè)產(chǎn)品，會(huì)陸續(xù)加入支持Microdrive的行列。InformationInfrastructure,TopologySummaryTCP/IPNetworkAttachedStorageServerServerDataStorageDataStorageFileServerStorageAreaNetworkServerServerServerDataStorageDataStorageFibreSwitchDirectlyAttachedStorageDeviceServerServerDataStorageDataStorage二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)直接外掛存儲(chǔ)（DAS）

DAS（DirectAttachedStorage—直接連接存儲(chǔ)）是指將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。DAS的適用環(huán)境為：1）服務(wù)器在地理分布上很分散，通過(guò)SAN或NAS在它們之間進(jìn)行互連非常困難時(shí)(商店或銀行的分支便是一個(gè)典型的例子)；2）存儲(chǔ)系統(tǒng)必須被直接連接到應(yīng)用服務(wù)器（如MicrosoftClusterServer或某些數(shù)據(jù)庫(kù)使用的“原始分區(qū)”）上時(shí)；3）包括許多數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和應(yīng)用服務(wù)器在內(nèi)的應(yīng)用，它們需要直接連接到存儲(chǔ)器上，群件應(yīng)用和一些郵件服務(wù)也包括在內(nèi)。

當(dāng)服務(wù)器在地理上比較分散，很難通過(guò)遠(yuǎn)程連接進(jìn)行互連時(shí)，直接連接存儲(chǔ)是比較好的解決方案，甚至可能是唯一的解決方案。利用直接連接存儲(chǔ)的另一個(gè)原因也可能是企業(yè)決定繼續(xù)保留已有的傳輸速率并不很高的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）

存儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)（StorageAreaNetwork）的支撐技術(shù)是FibreChannel(FC)技術(shù)，這是ANSI為網(wǎng)絡(luò)和通道I／O接口建立的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集成。支持HIPPI，IPI，SCSI，IP，ATM等多種高級(jí)協(xié)議，它的最大特性是將網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的通訊協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔離開(kāi)．這樣多種協(xié)議可在同一個(gè)物理連接上同時(shí)傳送，高性能存儲(chǔ)體和寬帶網(wǎng)絡(luò)使用單I/O接口使得系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度大大降低。如通過(guò)Switch擴(kuò)充至交換仲裁復(fù)用結(jié)構(gòu)則可將用戶擴(kuò)至很多。FC使用全雙工串行通訊原理傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率高達(dá)1062.5Mbps，F(xiàn)ibreChannel的數(shù)據(jù)傳輸速度為100MB／S，雙環(huán)可達(dá)200MB／S，使用同軸線傳輸距離為30米，使用單模光纖傳輸距離可達(dá)10公里以上。

光纖通道支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要有：點(diǎn)到點(diǎn)（Links）、仲裁環(huán)（FC-AL）、交換式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（FC-XS）。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的例子是一臺(tái)主機(jī)與一臺(tái)磁盤(pán)陣列透過(guò)光纖通道連接；其次為光纖通道仲裁環(huán)(FC-AL)，在FC-AL的裝置可為主機(jī)或存儲(chǔ)裝置。第三種FC-XS交換式架構(gòu)在主機(jī)和存儲(chǔ)裝置之間透過(guò)智能型的光纖通道交換器連接，使用交換架構(gòu)需使用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的管理軟件。

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SANCLARiiONFC4700FileServersCLARiiONIP4700NASSANSymmetrixFileServersCelerraNASHighEndNetworkedStorageArchitectureEMCConnectrixFamily(SAN)CONSOLIDATIONFUNCTIONALITYHubsSwitchesHighavailabilityDepartmentalanddatacenterlocationsRackmountableDirectorsRedundanteverythingNon-blockingI/ODatacenterlocationsMaximumscalabilityED-64MED-1032DS-8BDS-16BDS-32MDS-16M

（1）既具有單通道的特點(diǎn)，又具有網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，它是把設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的一種高速通道。而這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)描述了連接兩套設(shè)備的單條電纜以及連接許多設(shè)備的交換機(jī)產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（2）光纖通道最大優(yōu)點(diǎn)是速度快，它可以給計(jì)算機(jī)設(shè)備提供接近于設(shè)備處理速度的吞吐量。

（3）協(xié)議無(wú)關(guān)性，它有很好的通用性，是一種通用傳輸機(jī)制。適用范圍廣，可提供多性價(jià)比的系統(tǒng)，從小系統(tǒng)到超大型系統(tǒng)，支持存在的多種指令集，如IP、SCSI、IPI。

光纖通道規(guī)范定義的速率最高可到4Gbps，目前T11工程組對(duì)10Gbps傳輸速度的FC規(guī)范也在緊鑼密鼓的制定之中。

FC技術(shù)具有以下優(yōu)越性

FC是一種分層結(jié)構(gòu)，每個(gè)層次定義為一個(gè)功能級(jí)，但是所分的層不能直接映射到OSI模型的層上。FC通道的五層定義為：物理媒介和傳輸速率、編碼方式、幀協(xié)議和流控制、公共服務(wù)以及上級(jí)協(xié)議（ULP）接口。

1)FC-0：

FC-0是物理層底層標(biāo)準(zhǔn)。FC-0層定義了連接的物理端口特性，包括介質(zhì)和連接器（驅(qū)動(dòng)器、接收機(jī)、發(fā)送機(jī)等）的物理特性、電氣特性和光特性、傳輸速率以及其它的一些連接端口特性。物理介質(zhì)有光纖、雙絞線和同軸電纜。帶有ECL的銅芯同軸電纜，用于高速、短距離傳輸。雙絞線用于25MB/s數(shù)據(jù)傳輸，距離可達(dá)50米。帶有激光和LED傳導(dǎo)的光纖，用于長(zhǎng)距離的傳輸，光纖通道的數(shù)據(jù)誤碼率低于10E-12，它具有嚴(yán)格的抖動(dòng)容許規(guī)定和串行I/O電路能夠進(jìn)行正常管理的其他一些電氣條件。

FC分層結(jié)構(gòu)

2)FC-1（傳輸協(xié)議）

FC-1根據(jù)ANSIX3T11標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了8B/10B的編碼方式和傳輸協(xié)議，包括串行編碼、解碼規(guī)則、特殊字符和錯(cuò)誤控制。傳輸編碼必須是直流平衡以滿足接收單元的電氣要求。特殊字符確保在串行比特流中出現(xiàn)的是短字符長(zhǎng)度和一定的跳變信號(hào)，以便時(shí)鐘恢復(fù)。8B/10B碼在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用是穩(wěn)定和簡(jiǎn)單的。

3)FC-2（幀協(xié)議）：

FC-2層定義了傳輸機(jī)制、包括幀定位、幀頭內(nèi)容、使用規(guī)則以及流量控制等。光纖通道數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度可變，可擴(kuò)展地址。用于傳輸數(shù)據(jù)的光纖通道數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度最多達(dá)到2K，因此非常適合于大容量數(shù)據(jù)的傳輸。幀頭內(nèi)容包括控制信息、源地址、目的地址、傳輸序列標(biāo)識(shí)和交換設(shè)備等。64字節(jié)可選幀頭用于其它類型網(wǎng)絡(luò)在光纖通道上傳輸時(shí)的協(xié)議映射。光纖通道依賴數(shù)據(jù)幀頭的內(nèi)容來(lái)引發(fā)操作，如把到達(dá)的數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)正確的緩沖區(qū)里。

FC分層結(jié)構(gòu)

4)FC-3（公共服務(wù)）：

提供高級(jí)特性的公共服務(wù)，即端口間的結(jié)構(gòu)協(xié)議和流動(dòng)控制，它定義了三種服務(wù)：條帶化（Striping）、搜索組（Hunt

Group）和多播（Multicast）。條帶化的目的是為了利用多個(gè)端口在多個(gè)連接上并行傳輸，這樣I/O傳輸帶寬能擴(kuò)展到相應(yīng)的倍數(shù)。搜索組用于多個(gè)端口去響應(yīng)一個(gè)相同名字地址的情況，它通過(guò)降低到達(dá)"占線"的端口的概率來(lái)提高效率。多播用于將一個(gè)信息傳遞到多個(gè)目的地址。

5)FC-4（ULP映射）：

它是光纖通道標(biāo)準(zhǔn)中定義的最高等級(jí)，固定了光纖通道的底層跟高層協(xié)議（ULP）之間的映射關(guān)系以及與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用接口，這里的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)包括現(xiàn)有的所有通道標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如SCSI接口和IP、ATM、HIPPI等。

FC分層結(jié)構(gòu)FC分層結(jié)構(gòu)SAN是架構(gòu)在FibreChannelStandard的儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)ibreChannel改善了許多SCSI的限制。FC與SCSI比較FibreChannel

SCSI

100MB/secperloop20MB/s200MB/secperarray40MB/sperarray4wirecablestructure68wirecable500metercabling25metercabling30kmwithOpticalLinkextender25metermaximum127devicesperloop15devicesperbusEasyHAcablingComplexHAcablingNon-disruptive(N.D.)expansionN.D.notsupportedNoterminationTerminatorsrequiredSignalisolationNosignalisolationStorageandnetworkingprotocoltransfersStorageonlyprotocolsHubs,switches,connectivityNointerconnection

SAN以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)具有較高傳輸速率的光通道連接方式，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點(diǎn)之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理集中在相對(duì)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN的特點(diǎn)是將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)移到了后端，采用了一個(gè)專門(mén)的系統(tǒng)來(lái)完成，并進(jìn)行了RAID數(shù)據(jù)保護(hù)。

SAN解決方案

a.分享資源存取與設(shè)備-DiskandTape。

b.高速度、距離長(zhǎng)，可提高資料的可使用率。

c.可作RemoteMirror增加災(zāi)難防御力及重建速度。

d.透過(guò)SAN備份，降低經(jīng)過(guò)LAN備份的Traffic負(fù)載。

e.集中管理與整合儲(chǔ)存設(shè)備資源。

f.FC-Loop可連接127個(gè)Device，不需要ShutdownServer，即可擴(kuò)充儲(chǔ)存容量，SAN解決方案具備良好擴(kuò)充性。

SAN的優(yōu)點(diǎn)

如果儲(chǔ)存資料的成長(zhǎng)率持續(xù)增高，近兩年內(nèi)可能成長(zhǎng)至1TB以上，建議規(guī)劃SANReady的儲(chǔ)存設(shè)備，包括RAID及TapeLibrary，因?yàn)橘Y料量擴(kuò)增，必定增加硬盤(pán)數(shù)量，但SCSI的RAID有ID及Cable長(zhǎng)度的種種限制，在擴(kuò)充性來(lái)說(shuō)，無(wú)法達(dá)到需求及穩(wěn)定度的要求，而且當(dāng)資料量愈來(lái)愈大，可能分享給更多Client，絕不容許機(jī)器有Shutdown的時(shí)間，而SANReady的RAID可以讓機(jī)器在不Shutdown的狀況下擴(kuò)充硬盤(pán)容量，維持系統(tǒng)不停的正常運(yùn)作。

什么樣的環(huán)境需要SAN?

a.HostBusAdapter-依連接的作業(yè)平臺(tái)選擇FibreChannelCard的種類，裝置在主機(jī)中，連接Storage、FibreChannelHub或Switch。

b.FibreChannelHub-可將儲(chǔ)存設(shè)備分享給多臺(tái)服務(wù)器。

c.FibreChannelSwitch-如果要將儲(chǔ)存設(shè)備分享給不同平臺(tái)的操作系統(tǒng)，或要作SAN的Security進(jìn)階控管及連接多個(gè)FibreChannelHub，須購(gòu)買(mǎi)此設(shè)備及控管軟件。

d.FibreChannelCable及GBIC-依主機(jī)及儲(chǔ)存設(shè)備的連接長(zhǎng)度選購(gòu)Cable，Cable有分Optical及Copper兩種線材，決定使用哪一種Cable后再選擇GBIC的種類，以符合CableConnector的連接型態(tài)。

e.FibreChannel/SCSIConventer-若有些儲(chǔ)存設(shè)備是SCSI界面，要連接上SAN的，則需購(gòu)買(mǎi)FC/SCSI的訊號(hào)轉(zhuǎn)接器。

SAN的產(chǎn)品組成SAN的產(chǎn)品組成網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備（NAS）

網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備（NetworkAttachedStorage，NAS）是一種專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)文件存儲(chǔ)及文件備份設(shè)備，或稱為網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)陣列。NAS是基于LAN的，按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，面向消息傳遞，以文件的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在LAN環(huán)境下，NAS已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)級(jí)共享，比如NT、UNIX等平臺(tái)的共享。但是，在10/100M的帶寬條件下，只有其中的30％左右可以用做存儲(chǔ)，所以NAS無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的性能，這就需要等待G/T比特級(jí)以太網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模普及應(yīng)用。

一個(gè)NAS包括處理器，文件服務(wù)管理模塊和多個(gè)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。NAS可以應(yīng)用在任何的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中。主服務(wù)器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix,Linux)和CIFS格式等等。NAS系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)器或者客戶端計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令完成對(duì)內(nèi)在文件的管理。另外的特性包括：獨(dú)立于操作系統(tǒng)，不同類的文件共享，交叉協(xié)議用戶認(rèn)證，瀏覽器界面的操作/管理，和增加和移除服務(wù)器不會(huì)中斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，NAS是在RAID的基礎(chǔ)上增加了存儲(chǔ)操作系統(tǒng)，因此,NAS的數(shù)據(jù)能由異類平臺(tái)共享。

EMC-NASPlatformGeneralPurpose

File

ServersCLARiiONHighavailabilityModeratefunctionModeratescaleCelerraandSymmetrix

ContinuousavailabilityMaximumfunctionMaximumscaleCLARiiONIP4700CelerraSECONSOLIDATIONFUNCTIONALITYEMCNetworkAttachedStorage(NAS)CelerraSESymmerixCelerraSymmetrixCelerra(CFS14)EMCHigh-EndNASEMCMidrangeNASCLARiiONIP4700NAS的結(jié)構(gòu)

NAS

結(jié)構(gòu)和SAN最大的區(qū)別就在于NAS有文件操作和管理系統(tǒng)，而SAN卻沒(méi)有這樣的系統(tǒng)功能，其功能僅僅停留在文件管理的下一層，即數(shù)據(jù)管理。從這些意義上看,SAN和NAS的功能互為補(bǔ)充，同時(shí)SAN的服務(wù)器訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候不會(huì)占LAN的資源，但是NAS結(jié)構(gòu)的服務(wù)器都需要和文件服務(wù)器進(jìn)行交互，以取得自己請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，因此，NAS結(jié)構(gòu)在速度慢的LAN（如10/100M網(wǎng)絡(luò)）上幾乎不具有任何優(yōu)勢(shì)和意義。

NAS的特點(diǎn)無(wú)人值守。隨著信息系統(tǒng)規(guī)模的膨脹，基本設(shè)備的數(shù)量將變得非常龐大。如果還是像現(xiàn)在這樣每臺(tái)服務(wù)器派專人管理，那么管理成本會(huì)不可控制，成為一個(gè)天文數(shù)字。所以這些基本設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，在長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有專職人員對(duì)其管理維護(hù)的情況下仍然可以穩(wěn)定高效的工作。

具有高度智能化。要實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守這一特性，就需要設(shè)備本身具有高效的自我維護(hù)功能，自動(dòng)完成目前由管理員負(fù)責(zé)的日常維護(hù)工作。這就需要一套智能化很高的專家系統(tǒng)運(yùn)行在設(shè)備中。

性能穩(wěn)定。無(wú)人值守的服務(wù)器對(duì)性能穩(wěn)定性的要求可想而知，目前大多數(shù)服務(wù)器的穩(wěn)定性對(duì)這一特性來(lái)說(shuō)，顯得力不從心。

功能單一化。目前所使用服務(wù)器的功能強(qiáng)大實(shí)際上是以軟硬件系統(tǒng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、龐大的規(guī)模為代價(jià)的。結(jié)構(gòu)和規(guī)模都是和性能的穩(wěn)定性成反比。為了實(shí)現(xiàn)性能的穩(wěn)定和管理的簡(jiǎn)易，最容易想到的方法是把通用服務(wù)器的各種功能分離出來(lái)，利用嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)出功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定的專用瘦服務(wù)器。

NAS與SAN比較

SAN和NAS并不是相互沖突的，是可以共存于一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的，但NAS通過(guò)一個(gè)公共的接口實(shí)現(xiàn)空間的管理和資源共享，SAN僅僅是為服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供一個(gè)專門(mén)的快速后方通道，在空間的利用上，SAN和NAS也有截然不同之處，SAN是只能獨(dú)享的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)池，NAS是共享與獨(dú)享兼顧的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)池。因此，NAS與SAN的關(guān)系也可以表述為：NAS是Network-attached（網(wǎng)絡(luò)外掛式），而SAN是Channel-attached（通道外掛式）。

SAN和NAS體系的主流廠商及技術(shù)體系列表

SAN和NAS體系列表

SAN和NAS并不是相互沖突的，是可以共存于一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的，但NAS通過(guò)一個(gè)公共的接口實(shí)現(xiàn)空間的管理和資源共享，SAN（網(wǎng)絡(luò)外掛式），而SAN是Channel-attached（通道外掛式）。

SAN和NAS的綜合

SAN和NAS并不是相互沖突的，是可以共存于一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的，但NAS通過(guò)一個(gè)公共的接口實(shí)現(xiàn)空間的管理和資源共享，SAN（網(wǎng)絡(luò)外掛式），而SAN是Channel-attached（通道外掛式）。

TCP/IPFileServerdatadatadatadatadatadatadatadatadatadatadataNetworkbecomesthebottleneckifNASonlyAfocusonMultiPathFileSystemNAS

SANMPFSMPFSMPFS=Multi-pathfilesystem“Highroad”

ChannelsIPFileBlockMulti-pathFileSystem(HighRoad)-SAN/NASIntegrationWebContentAdServerContentBLOBs,FlatFilesSANswitchServersIPNetworkSymmetrixNetworkInfrastructureNetworkrequest,channelornetworkdeliveryDeliveryoptimizationPerformanceandsharingBestofbothworlds

DataFibreChannelControlandDataCelerraNASIntelligentDataDeliveryComplimentarybenefits-whyyouneedchoiceChannelsIPFileBlockNASDistanceSharing

SANPerformanceControlMPFSPerformanceSharingChoicecanbeconfusing:howdoIchoose?ConsolidationCollaborationDistributionSANorNAS?SAN=StorageAreaNetwork,NAS=NetworkAttachedStorageSANorNAS?SANorNAS?YoucandoitwithSAN&NAS

SAN+NAS=NetworkedStorageUserenvironmentdeterminestechnologychoice:ApplicationmixPerformancerequirementsLocationofcomputingresourcesTheEMCNetworkedStorageDASSANSANSymmetrixNASCelerraDAS=DirectAttachedStorageSAN=StorageAreaNetworkNAS=NetworkAttachedStorageMPFS=SANandNASsharingUsernetworkFC4700DASFC4700SANSANIP4700NASEMCCLARiiONEMC’sMIDRANGESOLUTIONORORMPFSBenefitsofNetworkedStorageLowercostsofadministrationCentralizedmanagementofstorageResourcesharingFastergrowthImprovedscalability,flexibilityBetterITservicesIncreasedreliabilityandavailabilityTraditionalbattle:SANvs.NASButbothtypesofservicesareneeded!Storageutilitymodel數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)現(xiàn)狀

從1999年開(kāi)始，EMC、IBM、Compaq、Sun、HP等公司相繼推出自己的SAN產(chǎn)品，使SAN成為存儲(chǔ)領(lǐng)域的一個(gè)新星，整個(gè)業(yè)界都在圍繞SAN大做文章。

(1)SAN的互操作性問(wèn)題

存儲(chǔ)的互操作性分為兩個(gè)方面：一是存儲(chǔ)設(shè)備支持不同的服務(wù)器系統(tǒng)。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)得到了很好的解決，存儲(chǔ)供應(yīng)商的存儲(chǔ)設(shè)備都能夠做到支持主流操作系統(tǒng)，或者是其中的某些版本。目前，多服務(wù)器平臺(tái)的SAN解決方案是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

互操作性的另一個(gè)方面是如何支持多廠商的存儲(chǔ)系統(tǒng)，這就是OpenSAN解決方案的核心問(wèn)題。OpenSAN的目標(biāo)是支持任何應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、服務(wù)器平臺(tái)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、磁帶庫(kù)以及客戶所要求的互連設(shè)備，解決棘手的設(shè)備兼容問(wèn)題，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)揮最大的效率。在這個(gè)方面，采用開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)是大勢(shì)所趨。據(jù)權(quán)威調(diào)查機(jī)構(gòu)ITCentrix的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查表明：只有不到30%的用戶會(huì)選擇專有存儲(chǔ)解決方案來(lái)滿足企業(yè)需求。因此，企業(yè)迫切需要OpenSAN。2000年7月，Compaq與IBM共同在OpenSAN方面投資10億美元，開(kāi)發(fā)各自存儲(chǔ)軟硬件產(chǎn)品的相互支持功能并銷售對(duì)方的主要存儲(chǔ)產(chǎn)品，以共同促進(jìn)客戶采用開(kāi)放式存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)解決方案。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)的問(wèn)題

SAN采用的是專門(mén)的協(xié)議，而NAS使用的是IP協(xié)議，而目前，為了維持對(duì)現(xiàn)有的SAN的兼容性，出現(xiàn)了幾大存儲(chǔ)技術(shù)流派，整個(gè)存儲(chǔ)技術(shù)市場(chǎng)形成了百花齊放的局面：Internet工程任務(wù)組（IETF）提出的基于TCP的SCSI（iSCSI）方案、IETF與ANSI（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)）共同提出的基于IP的光纖方案、ANSI提出的光纖骨干網(wǎng)方案。各種方案互不相讓。無(wú)論如何，一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)方案的出臺(tái)，其標(biāo)準(zhǔn)的主體定義必須完整細(xì)致，不然將難以推廣運(yùn)用。以下是這幾種方案的簡(jiǎn)單介紹：

iSCSI（SCSIoverTCP）：

iSCSI方案由Adaptec、Cisco、HP、IBM、Quantum等公司共同倡導(dǎo)。它提供基于TCP傳輸、將數(shù)據(jù)駐留于SCSI設(shè)備的方法。在千兆以太網(wǎng)出現(xiàn)以前，要傳輸這種類型的塊數(shù)據(jù)，LAN的速度是無(wú)法勝任的；現(xiàn)在，10G以太網(wǎng)即將登臺(tái)，這種基于IP傳輸塊數(shù)據(jù)的方案無(wú)疑更具吸引力。

iSCSI并不改變傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)通信方案和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)置，但需要額外的千兆光纖以太網(wǎng)路由器及復(fù)雜的相關(guān)路由器軟件來(lái)支撐，透過(guò)網(wǎng)絡(luò)，以IP數(shù)據(jù)形式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備中SCSI數(shù)據(jù)的傳輸。

iSCSI是基于IP協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了SCSI和TCP/IP協(xié)議的連接，對(duì)于以局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的用戶，只需要不多的投資，就可以方便、快捷的對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式傳輸和管理。iSCSI的產(chǎn)生解決了開(kāi)放性、容量、傳輸速度、兼容性、安全性等問(wèn)題，其優(yōu)越的性能使其自發(fā)布之始便受到市場(chǎng)的關(guān)注與青睞。

FCoverIP:

基于IP的光纖通道方案，由Brocade通信系統(tǒng)公司、Gadzoox網(wǎng)絡(luò)、Lucent科技、McData及Qlogic公司共同提出。采用這種模式，意味著在千兆以太網(wǎng)、SONET或ATMLAN、WAN或城域網(wǎng)(MAN)中，光數(shù)據(jù)幀被壓縮為IP幀傳輸。

雖然基于IP的光纖規(guī)范尚在完善中，但現(xiàn)在一些廠商已開(kāi)始銷售這類產(chǎn)品，用來(lái)連接在地域上分離的存儲(chǔ)局域網(wǎng)（SAN），他們聲稱這些產(chǎn)品可在規(guī)范形成時(shí)，運(yùn)用軟件進(jìn)行升級(jí)。

同時(shí)，Brocade與Gadzoox也是向ANSI提交“光纖骨干網(wǎng)方案”的廠商。光纖骨干網(wǎng)方案較基于IP的光纖方案而言，支持更廣地域，性能也更高。

(3)基于純IP的存儲(chǔ)方案登臺(tái)亮相

基于IP的存儲(chǔ)方案，事實(shí)上是iSCSI和基于IP的光纖方案的擴(kuò)展。最初由Nishan系統(tǒng)公司提出，后由Dell、Quantum、Siemens及Sun投資開(kāi)發(fā)。Nishan說(shuō)，這種方案最終將成為標(biāo)準(zhǔn)之一，并聲稱可填補(bǔ)這一領(lǐng)域很多的技術(shù)空白。目前，大多商家對(duì)這一方案還持觀望態(tài)度。因?yàn)樵摲桨冈诤艽蟪潭壬嫌幸粠樵傅囊蛩?，指望依靠?chuàng)建另一個(gè)單一標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到綜合運(yùn)用前三種方案所有優(yōu)勢(shì)的目的，基本上是不可能的。

DirectAccessFileSystem(DAFS)體系：

這是由NAS體系一度的最大生產(chǎn)者NetworkAppliance公司開(kāi)發(fā)的一種協(xié)議，稱為虛擬接口（VI），該協(xié)議旁路了TCP協(xié)議棧，降低了時(shí)延。當(dāng)交互建立后，數(shù)據(jù)直接從緩沖區(qū)搬移到網(wǎng)卡，這將比UNIX的NFS和NT的CIFS提供更好的性能。這兩者都通過(guò)TCP/IP和NAS服務(wù)器通信。

采用IP方式的好處就是可以利用公用的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，減少租用線的費(fèi)用。TCP/IP的許多開(kāi)銷和不穩(wěn)定性都采用了一些新的方式來(lái)克服，如采用“巨型”幀，QOS，VPN和加密方式。IP方式的解決方案到底能不能在企業(yè)一級(jí)的解決方案中得到應(yīng)用，還得看今后市場(chǎng)的反映情況，目前的形勢(shì)是一片大好。光纖通道目前是建立SAN架構(gòu)的唯一選擇，但是隨著新技術(shù)和市場(chǎng)的雙重作用，將來(lái)可能會(huì)用G/10G以太網(wǎng)和/或InfiniBand架構(gòu)（簡(jiǎn)稱IBA）來(lái)實(shí)現(xiàn)SAN。

盡管光纖通道是一種占主導(dǎo)地位的SAN互聯(lián)技術(shù)，但仍然存在一些問(wèn)題。設(shè)備層的互操作性已經(jīng)不再是主要的問(wèn)題了，但交換機(jī)之間的互操作性卻是一個(gè)潛在的問(wèn)題。另一個(gè)主要的問(wèn)題在于SAN的管理。當(dāng)前，大多數(shù)SAN管理解決方案都需要一個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)連接，這樣才能傳遞管理指令。這種管理被稱為“帶外管理”。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)展望

Infiniband規(guī)范體系結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱IBA）包含一下重要核心內(nèi)容：協(xié)議分層結(jié)構(gòu)、面向多層的連接、基于包交換的通信、多播（組播）能力、包及單節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)、子網(wǎng)管理能力、支持多種連接速度（單速,4速，12速）、提供2.5Gbps(單速)/10Gbps(4速)/30Gbps（12速）單向數(shù)據(jù)鏈路、PCB,電纜和光纖傳輸媒介、遠(yuǎn)程DMA訪問(wèn)的支持、QOS問(wèn)題的考慮?；贗nfiniband的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

Infiniband沿襲了SAN和NAS的一些概念，Infiniband將處理計(jì)算、存儲(chǔ)I/O、網(wǎng)絡(luò)I/O等功能完全分開(kāi)，這種設(shè)計(jì)真正體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的最終思想，即以網(wǎng)絡(luò)為中心的架構(gòu)。采用這種架構(gòu)，可以非常靈活的根據(jù)用戶的需要來(lái)定制系統(tǒng)，對(duì)于高性能計(jì)算，如果對(duì)計(jì)算能力要求非常高，那么就需要將處理節(jié)點(diǎn)的數(shù)目配置的非常高，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，如視頻服務(wù)應(yīng)用，對(duì)存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)帶寬，內(nèi)部數(shù)據(jù)交換能力要求很高，這時(shí)候，系統(tǒng)就需要根據(jù)這種要求來(lái)定制?；贗nfiniband的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展走向

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的演變

按照目前發(fā)展的進(jìn)程，由于10G以太網(wǎng)交換機(jī)將與Infiniband交換機(jī)將同時(shí)問(wèn)世，未來(lái)的幾年也許是這兩種體系下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案的又一場(chǎng)惡戰(zhàn)，結(jié)局到底如何，我們還得看3年以后的市場(chǎng)情況，除非有比10G以太網(wǎng)更誘人的價(jià)格，那么從感覺(jué)上說(shuō)Infiniband的風(fēng)頭將會(huì)被10G以太網(wǎng)完全蓋過(guò)。

從最初的服務(wù)器，到目前的圍繞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案的一些變化，我們可以大體上看出計(jì)算機(jī)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)，即目前的內(nèi)部總線架構(gòu)將逐漸走向消亡，形成交換式（fabrics）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向的趨勢(shì)，在最初，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算處理和I/O是合為一體的，而目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分已經(jīng)獨(dú)立出來(lái)，未來(lái)將是I/O和計(jì)算處理的進(jìn)一步分離，形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算處理、I/O吞吐三足鼎立的局面，這就是真正的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)化體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的演變數(shù)據(jù)備份一、數(shù)據(jù)完整性 數(shù)據(jù)完整性這一術(shù)語(yǔ)用來(lái)泛指與損壞和丟失相對(duì)的數(shù)據(jù)的狀態(tài)，它通常表明數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性是可以信賴的，同時(shí)也意味著數(shù)據(jù)有可能是無(wú)效的或不完整的。數(shù)據(jù)完整性包括數(shù)據(jù)地正確性、有效性和一致性。 （1）正確性。數(shù)據(jù)在輸入時(shí)要保證其輸入值與定義這個(gè)表相應(yīng)的域的類型一致。 （2）有效性。在保證數(shù)據(jù)有效的前提下，系統(tǒng)還要約束數(shù)據(jù)的有效性。 （3）一致性。當(dāng)不同的用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，應(yīng)該保證他們?nèi)〕龅臄?shù)據(jù)必須一致。數(shù)據(jù)完整性

影響數(shù)據(jù)完整性的因素主要有五種：硬件故障、網(wǎng)絡(luò)故障、邏輯問(wèn)題、意外的災(zāi)難性事件和人為的因素 1．硬件故障 常見(jiàn)的影響數(shù)據(jù)完整性的硬件故障有： （1）磁盤(pán)故障； （2）I/O控制器故障； （3）電源故障； （4）存儲(chǔ)器故障； （5）介質(zhì)、設(shè)備和其它備份的故障； （6）芯片和主板故障。 2．網(wǎng)絡(luò)故障（1）網(wǎng)絡(luò)接口卡和驅(qū)動(dòng)程序的問(wèn)題。（2）網(wǎng)絡(luò)連接上的問(wèn)題。（3）輻射問(wèn)題。 3．邏輯問(wèn)題（1）軟件錯(cuò)誤；（2）文件損壞；（3）數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤；（4）容量錯(cuò)誤；（5）不恰當(dāng)?shù)男枨?；?）操作系統(tǒng)錯(cuò)誤。 4．災(zāi)難性事件 （1）火災(zāi)； （2）水災(zāi)； （3）風(fēng)暴——龍卷風(fēng)、臺(tái)風(fēng)、暴風(fēng)雪等； （4）工業(yè)事故； （5）蓄意破壞/恐怖活動(dòng)。 5．人為因素 （1）意外事故； （2）缺乏經(jīng)驗(yàn)； （3）壓力/恐慌； （4）通信不暢； （5）蓄意的報(bào)復(fù)破壞和竊取。提高數(shù)據(jù)完整性的辦法

解決辦法有兩個(gè)方面的內(nèi)容。首先，采用預(yù)防性的技術(shù)，防范危及數(shù)據(jù)完整性的事件的發(fā)生；其次，一旦數(shù)據(jù)的完整性受到損壞時(shí)采取有效的恢復(fù)手段，恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。下面所列出的是一些恢復(fù)數(shù)據(jù)完整性和防止數(shù)據(jù)丟失的方法： 備份、鏡像技術(shù)、歸檔、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、分級(jí)存儲(chǔ)管理、奇偶檢驗(yàn)、災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃、故障發(fā)生前的預(yù)前分析和電源調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

備份是用來(lái)恢復(fù)出錯(cuò)系統(tǒng)或防止數(shù)據(jù)丟失的一種最常用的辦法。

鏡像技術(shù)是物理上的鏡像原理在計(jì)算機(jī)技術(shù)上的具體應(yīng)用，它所指的是將數(shù)據(jù)原樣從一臺(tái)計(jì)算機(jī)（或服務(wù)器）上拷貝到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)（或服務(wù)器）上。鏡像技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中具體執(zhí)行時(shí)一般有兩種方法： （1）邏輯地將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)按段拷貝到網(wǎng)絡(luò)中的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)或服務(wù)器上； （2）嚴(yán)格地在物理層上進(jìn)行，例如建立磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、I／O驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)和整個(gè)機(jī)器的鏡像。 歸檔有兩層意思，其一，把文件從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的在線存儲(chǔ)器上復(fù)制到磁帶或光學(xué)介質(zhì)上以便長(zhǎng)期保存；其二，在文件復(fù)制的同時(shí)刪除舊文件，使網(wǎng)絡(luò)上的剩余存儲(chǔ)空間變大一些。

轉(zhuǎn)儲(chǔ)是指將那些用來(lái)恢復(fù)的磁帶中地?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其它地方的。

分級(jí)存儲(chǔ)管理與歸檔很相似，它是一種能將軟件從在線存儲(chǔ)器上歸檔到靠近在線存儲(chǔ)上的自動(dòng)系統(tǒng)，也可以進(jìn)行相反的過(guò)程。

奇偶校驗(yàn)提供一種監(jiān)視的機(jī)制來(lái)保證不可預(yù)測(cè)的內(nèi)存錯(cuò)誤，防止服務(wù)器出錯(cuò)以至造成數(shù)據(jù)完整性的喪失。 災(zāi)難給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來(lái)的破壞是巨大的，而災(zāi)難恢復(fù)計(jì)劃是在廢墟上如何重建系統(tǒng)的指導(dǎo)性文件。

二、容錯(cuò)與網(wǎng)絡(luò)冗余 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)可靠性變得越來(lái)越重要。其主要原因如下： （1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的提高，使系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，服務(wù)器主頻的加快，將導(dǎo)致系統(tǒng)更容易出錯(cuò)，為此，必須進(jìn)行精心的可靠性設(shè)計(jì)。 （2）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的環(huán)境已不再局限于機(jī)房，這使系統(tǒng)更容易出錯(cuò)，因此，系統(tǒng)必須具有抗惡劣環(huán)境的能力。 （3）網(wǎng)絡(luò)已走向社會(huì)，使用的人也不再是專業(yè)人員，這要求系統(tǒng)能夠容許各種操作錯(cuò)誤。 （4）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件成本日益降低，維護(hù)成本相對(duì)增高，則需要提高系統(tǒng)的可靠性以降低維護(hù)成本。 容錯(cuò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法 1．空閑備件 “空閑備件”，其字面上的意思是系統(tǒng)中配置一個(gè)處于空閑狀態(tài)的備用部件。 2．負(fù)載平衡 負(fù)載平衡是另一種提供容錯(cuò)的途徑，在具體的實(shí)現(xiàn)時(shí)使用兩個(gè)部件共同承擔(dān)一項(xiàng)任務(wù)，一旦其中的一個(gè)部件出現(xiàn)故障，另一個(gè)部件立即將原來(lái)有兩個(gè)部件負(fù)擔(dān)的任務(wù)全部承擔(dān)下來(lái)。 3磁盤(pán)雙聯(lián) 在鏡像磁盤(pán)對(duì)中增加一個(gè)I/O控制器便稱為磁盤(pán)雙聯(lián)。它由于對(duì)I/O總線爭(zhēng)用次數(shù)的減少而提供了系統(tǒng)的性能。 4RAID RAID（冗余磁盤(pán)陣列）是一種能夠在不經(jīng)歷任何故障時(shí)間的情況下更換正在出錯(cuò)的磁盤(pán)或已發(fā)生故障的磁盤(pán)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，它是保證磁盤(pán)子系統(tǒng)非故障時(shí)間的一條途徑。 RAID的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在其上面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單獨(dú)一個(gè)磁盤(pán)上傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的速度。即數(shù)據(jù)能夠從RAID上較快地讀出來(lái)。 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)腞AID級(jí)別可以滿足用戶對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。常用的RAID級(jí)別有以下幾種：NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5等。為提高可靠性和性能，常使用RAID5和RAID（0+1）。

三、數(shù)據(jù)備份Backup-Definition“Backupisacopytypeofoperation,designedtoprotectdatafromaccidentalormaliciouslossordamage”File12(ormore)BackupCopy備份過(guò)程拷貝為什么要備份Systemstolen UserDataandSystemLossSystemdamaged UserDataandSystemLoss/DowntimeAccidentalFileDeletion FileLossAccidentalFileOverwrite FileLossAccidentalDirectoryDeletion Directoryand/orFileLoss HackerIntrusion CorruptorLostDataMagneticDiskFailure CorruptorLostDataCPU/MotherboardFailure CorruptorLostDataandDowntimeNetwork/InterfaceFailure CorruptorLostData/LossofConnectivityApplicationHaltorCrash CorruptorLostDataOperatingSystemHaltorCrash CorruptorLostData事件結(jié)果為什么要備份Flood SiteLoss-CompleteorPartialExtremeWeatherEvent SiteLoss-CompleteorPartialSeismicEvent SiteLoss-CompleteorPartialAviationAccident SiteLoss-CompleteorPartialTerrorism SiteLoss-CompleteorPartialEmergencyEvacuation LossofAccesstoSite災(zāi)難后果網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)備份實(shí)際上不僅僅是指網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)的文件備份，它實(shí)際上包含了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一套備份體系。 主要包括如下幾個(gè)方面： （1）文件備份和恢復(fù)； （2）數(shù)據(jù)庫(kù)備份和恢復(fù)； （3）系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)； （4）備份任務(wù)管理。 備份系統(tǒng)中用于備份與恢復(fù)的介質(zhì)主要的有：磁帶介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì)。 1．磁帶介質(zhì) （1）具有較好的磁化特性，容易在它上面讀寫(xiě)數(shù)據(jù)； （2）磁帶上的數(shù)據(jù)不會(huì)被與之相鄰的同一磁帶上別的數(shù)據(jù)處于低強(qiáng)度磁場(chǎng)的影響； （3）磁帶的各層不能相互分開(kāi)或出現(xiàn)剝落現(xiàn)象； （4）磁帶具有很好的抗拉強(qiáng)度，不容易被拉斷； （5）磁帶具有很好的柔軟度，這樣確保了通過(guò)磁帶機(jī)時(shí)可以卷得很緊并可以很容易地被彎曲。備份介質(zhì)

2．光學(xué)介質(zhì) 光學(xué)介質(zhì)技術(shù)是將從介質(zhì)表面反射回來(lái)的激光識(shí)別成信息。光學(xué)介質(zhì)上的0和1以不同的方式反射激光，這樣光驅(qū)就可以向光軌上發(fā)射一束激光并檢測(cè)反射光的不同。常見(jiàn)的光學(xué)介質(zhì)有：磁光盤(pán)和可讀CD。 磁光盤(pán)，或稱MO（Magnetic-Optical），是最好的持久性和耐磨性的一種介質(zhì)。它允許進(jìn)行非?？焖俚臄?shù)據(jù)隨機(jī)訪問(wèn)，MO特別適合于分級(jí)存儲(chǔ)管理應(yīng)用。但由于MO的容量至今仍不能與磁帶相比，因此，它未被廣泛用于備份系統(tǒng)。 可讀CD，即CD-ROM，目前因?yàn)樗俣忍瓦M(jìn)行多進(jìn)程介質(zhì)寫(xiě)入困難，目前還不能適應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)備份的要求。硬盤(pán)：速度快且方便可移動(dòng)磁盤(pán)：容量小，價(jià)格昂貴光盤(pán)：價(jià)格不昂貴且耐用，速度比較迅速磁帶：容量大，價(jià)格便宜，速度慢，順序存取 備份與恢復(fù)操作的種類 對(duì)于大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)管理員來(lái)說(shuō)，備份和恢復(fù)是一項(xiàng)繁重的任務(wù)。而備份的最基本的一個(gè)問(wèn)題是：為保證能恢復(fù)全部系統(tǒng)，需要備份多少以及何時(shí)進(jìn)行備份？

1．冷、熱備份冷備份：在備份期間，數(shù)據(jù)是不能改動(dòng)，服務(wù)器將拒絕數(shù)據(jù)的更改。對(duì)于數(shù)據(jù)量大的備份系統(tǒng)并不是適用熱備份：在備份期間，數(shù)據(jù)是可以更改的，這需要相應(yīng)的支持。2.全盤(pán)備份、增量備份、差別備份、按需備份和排除。

全盤(pán)備份是將所有的文件寫(xiě)入備份介質(zhì)。增量備份指的是只備份那些上次備份之后已經(jīng)作過(guò)更改的文件，即備份已更新的文件。全備份備份數(shù)據(jù)量大，但恢復(fù)較容易增量備份數(shù)據(jù)量較小，但恢復(fù)較麻煩合理的安排備份，可以減少系統(tǒng)開(kāi)銷又保持一定的數(shù)據(jù)冗余。差別備份是對(duì)上次全盤(pán)備份之后更新過(guò)的所有文件的進(jìn)行備份的一種方法。差別備份的主要優(yōu)點(diǎn)是全部系統(tǒng)只需兩組磁帶就可以恢復(fù)——最后一次全盤(pán)備份的磁帶和最后一次差別備份的磁帶。按需備份是指在正常的備份安排之外額外進(jìn)行的備份操作。按需備份也可以彌補(bǔ)冗余管理或長(zhǎng)期轉(zhuǎn)儲(chǔ)的日常備份的不足。排除不是一種備份的方法，它只是把不想備份的文件排除在需備份文件之外的一類方法。Fullbackup（全備份）全備份...........全備份全備份是在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上所有數(shù)據(jù)的一個(gè)完全拷貝Differential(差分)BackupsFullBackupDifferentialFullBackupAdifferentialbackupisacopyofallthedatasincethelastfullBackup............Incremental(增量)BackupsFullBackup...........IncrementalsFullBackupIncrementalbackupisacopyofonlythedatathathavechangedsincethelastbackup.恢復(fù)恢復(fù)過(guò)程將數(shù)據(jù)從磁帶拷貝回磁盤(pán)備份是比恢復(fù)早的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的完全映象備份記錄了文件的目錄結(jié)構(gòu)，權(quán)限等，備份在具體的某盤(pán)磁帶，磁帶在磁帶庫(kù)中具體的槽位等這些信息存儲(chǔ)在備份軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)中通常被稱為元數(shù)據(jù)DiskTape備份數(shù)據(jù)的生命周期DatabackedupBrowsePolicyExpiresBROWSABLERetentionPolicyExpiresRECOVERABLEVolumeRecycledRECYCLABLE/RECOVERABLEArchive(歸檔)Archive-Definition “Archiveisamovetypeofoperation,designedtopreserveafileforfuturereference”源文件1.1.備份歸檔的文件歸檔過(guò)程移動(dòng),校驗(yàn),(刪除)傳統(tǒng)lan環(huán)境下數(shù)據(jù)流走向ApplicationServerLANRAIDorJBODTapeLibraryBackupServerLan－free備份數(shù)據(jù)流的走向LocalAreaNetworkMetadataReadWriteBackupServerBackupClientServer－free數(shù)據(jù)流走向DiskFibreChannelLocalAreaNetworkTapeStorageAreaNetworkSan環(huán)境下磁帶驅(qū)動(dòng)器的共享TapeLocalAreaNetworkSANFibreChannel集群環(huán)境下的備份BackupServerVirtualClientBackupNas的備份NASServerTapeBackupServerNDMPCommunicationNDMP-NetworkDataManagementProtocol-isastoragespecificcommunicationsprotocolthatallowsNASsystemstobackuptolocaltapelibrariesunderthecontrolofaremotebackupserver

備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)備份實(shí)際上不僅僅是指網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)的文件備份，它實(shí)際上包含了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一套備份體系。 1．系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及備份要求 系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析的內(nèi)容包括： （1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作平臺(tái)； （2）網(wǎng)絡(luò)所采用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)； （3）網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的應(yīng)用系統(tǒng)； （4）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及所選用的服務(wù)器等。 對(duì)網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)的要求主要有： （1）備份的數(shù)據(jù)需要保留的時(shí)間； （2）對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份是否要求在線備份； （3）對(duì)不同操作平臺(tái)服務(wù)器要求以低成本實(shí)現(xiàn)備份； （4）是否需要一套自動(dòng)恢復(fù)的機(jī)制； （5）對(duì)恢復(fù)時(shí)間的要求； （6）對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控程序運(yùn)行的要求； （7）對(duì)備份系統(tǒng)自動(dòng)化程度的要求； （8）對(duì)網(wǎng)絡(luò)前臺(tái)工作站信息備件要求； （9）說(shuō)明現(xiàn)已采用的備份措施等。

2．備份方案的設(shè)計(jì) （l）備份軟件 備份軟件的選擇對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，它的選擇必須滿足用戶的全部需求。 （2）備份介質(zhì) 常見(jiàn)的備份介質(zhì)首選是磁帶，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況也可以考慮其它的介質(zhì)，如磁光盤(pán)、可讀CD等。 （3）日常備份制度 如果決定采用磁帶作為備份的介質(zhì)，那么，可以根據(jù)“磁帶輪換”中所介紹的幾種模式，選擇其中的一種或幾種模式作為日常備份制度。 3．備份方案的實(shí)現(xiàn) 備份方案的實(shí)現(xiàn)包括下列幾個(gè)方面： （1）安裝。包括應(yīng)用系統(tǒng)，備份軟件以及磁帶機(jī)的安裝； （2）制定日常備份策略； （3）文件備份； （4）數(shù)據(jù)庫(kù)備份； （5）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)備份； （6）工作站內(nèi)容的備份。4、備份中易出現(xiàn)的錯(cuò)誤 備份常常出現(xiàn)概念錯(cuò)誤，主要有下面幾方面：拷貝、磁盤(pán)陣列和利用系統(tǒng)提供的備份命令。

（1）拷貝 拷貝是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份的一個(gè)手段，但它不是備份的全部。 ①拷貝不能保存檔案的歷史記錄； ②備份可保存目錄服務(wù)記錄及重要的系統(tǒng)信息。

（2）磁盤(pán)陣列（RAID） RAID主要是針對(duì)數(shù)據(jù)安全的，不能作為備份。 ①RAID的主要用途是保證在線，（即時(shí)資料）； ②RAID并沒(méi)有保留第二份或更多份的歷史資料； ③兩個(gè)磁盤(pán)同時(shí)毀壞