華為3Com技術有限公司網(wǎng)絡存儲技術基礎知識白皮書

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華為3com技術有限公司

Huawei-3ComTechnologiesCo.

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存儲基礎知識白皮書

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目錄

第1章網(wǎng)絡存儲主要技術9

1.1概述9

1.2DAS：直接附加存儲10

1.3SAN：存儲區(qū)域網(wǎng)絡11

1.3.1什么是SAN?11

1.3.2SAN的誤區(qū)12

1.3.3SAN的組成12

1.3.4FCSAN的問題13

1.3.5IPSAN14

1.4NAS：網(wǎng)絡附加存儲16

1.5SAN和NAS17

第2章主要協(xié)議和相關技術18

2.1SCSI18

2.2FC（光纖通道）19

2.3iSCSI20

2.4iSCSI與光纖通道的比較22

第3章文件系統(tǒng)相關知識24

3.1什么是文件系統(tǒng)24

3.2主流文件系統(tǒng)和特點25

3.3NFS和CIFS網(wǎng)絡文件系統(tǒng)工作原理和特點29

3.4存儲系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的關系30

第4章RAID技術31

4.1RAID概述31

4.2RAID級別31

4.2.1RAID032

4.2.2RAID133

4.2.3RAID234

4.2.4RAID334

4.2.5RAID435

4.2.6RAID535

4.2.7RA1D636

4.2.8RAID1037

4.2.9RAIDO138

4.2.10JBOD39

4.3不同RAID級別對比40

第5章主機系統(tǒng)高可用技術43

5.1概述43

5.1.1雙機熱備份方式45

5.1.2雙機互備份方式51

5.1.3群集并發(fā)存取方式53

5.2工作模式55

5.2.1雙機熱備份方式55

5.2.2雙機互備方式56

5.2.3群集并發(fā)存取方式56

5.3適用場合56

5.4對存儲系統(tǒng)的要求57

第6章數(shù)據(jù)一致性60

6.1數(shù)據(jù)一致性概述60

6.2Cache引起的數(shù)據(jù)一致性問題60

6.3時間不同步引起的數(shù)據(jù)一致性問題62

6.4文件共享中的數(shù)據(jù)一致性問題62

第7章數(shù)據(jù)復制與容災63

7.1災難恢復/業(yè)務連續(xù)性63

7.2數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)67

7.2.1數(shù)據(jù)備份68

7.2.2數(shù)據(jù)復制70

7.3數(shù)據(jù)一致性73

7.4總結75

第8章備份技術75

8.1什么是備份75

8.2備份與拷貝、歸檔的區(qū)別76

8.3常規(guī)備份的實現(xiàn)方式76

8.4LANFree和Serverless備份78

8.5主流備份軟件和介質(zhì)79

8.6備份技術新趨勢84

第9章存儲連接設備87

9.1HBA卡介紹87

9.1.1FCHBA相關知識：87

9.1.2主要HBA卡廠商89

9.1.3iSCSIHBA相關知識：89

9.1.4iSCSIHBA和TOE網(wǎng)卡主要廠商90

9.2FC連接設備介紹90

9.2.1FCHUB相關知識：90

9.2.2FCSwitch相關知識：90

9.2.3FCDirector相關知識：90

9.2.4iSCSLFC存儲路由器91

9.2.5FCSwitch和FCDirector主要廠商91

第10章信息生命周期92

10.1什么是信息生命周期92

10.2信息生命周期的實現(xiàn)93

10.3實現(xiàn)ILM的技術保障和面臨的挑戰(zhàn)93

10.4信息生命周期管理現(xiàn)狀94

10.5法規(guī)遵從與信息生命周期管理94

10.6與信息生命周期相關的存儲技術95

10.6.1固定內(nèi)容管理：95

10.6.2WORM：95

10.7怎樣看待信息生命周期管理96

第11章其他存儲技術及標準96

11.1SMI-S96

H.2CDP（持續(xù)數(shù)據(jù)保護）97

11.3虛擬存儲98

11.4網(wǎng)格計算98

11.5高性能計算99

11.6負載均衡99

第12章常見主機及操作系統(tǒng)100

12.1主機架構及操作系統(tǒng)概述100

12.1.1主機架構100

12.1.2操作系統(tǒng)101

12.1.3操作系統(tǒng)比較101

12.2常見主機廠商及常見產(chǎn)品介紹102

12.2.1IBM：102

12.2.2SUN：103

12.2.3Fujitsu:104

12.2.4HP:104

12.3操作系統(tǒng)應用特點106

第13章常見數(shù)據(jù)庫及應用系統(tǒng)106

13.1數(shù)據(jù)庫廠商介紹106

13.1.1Oracle107

13.1.2DB2115

13.1.3Sybase119

13.1.4MSSQLServer120

第1章網(wǎng)絡存儲主要技術

1.1概述

存儲系統(tǒng)是整個IT系統(tǒng)的基石，是IT技術賴以存在和發(fā)揮效能的基礎平臺。

早先的存儲形式是存儲設備（通常是磁盤）與應用服務器其他硬件直接安裝于同一個機

箱之內(nèi)，并且該存儲設備是給本臺應用服務器獨占使用的。

隨著服務器數(shù)量的增多，磁盤數(shù)量也在增加，且分散在不同的服務器上，查看每一個磁

盤的運行狀況都需要到不同的應用服務器上去查看。更換磁盤也需要拆開服務器，中斷應用。

于是，一種希望將磁盤從服務器中脫離出來，集中到一起管理的需求出現(xiàn)了。不過，一個問

題：如何將服務器和盤陣連接起來？

面臨這樣的問題，有廠商提出了SCSI協(xié)議，通過專用的線纜將服務器的總線和存儲設

備連接起來，通過專門的SCSI指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。后來發(fā)展到FC協(xié)議。這樣，多個服

務器可以通過SCSI線纜或光纖建立與存儲系統(tǒng)的連接。這樣的方式，我們稱之為直接附加

存儲(DAS)。

1.2DAS：直接附加存儲

DAS(DirectAttachedStorage一直接附加存儲)是指將存儲設備通過SCSI線纜或光纖通

道直接連接到服務器匕

一個SCSI環(huán)路或稱為SCSI通道可以掛載最多16臺設備；

FC可以在仲裁環(huán)的方式下支持126個設備；

DAS方式實現(xiàn)了機內(nèi)存儲到存儲子系統(tǒng)的跨越，但是缺點依然有很多:

?擴展性差，服務器與存儲設備直接連接的方式導致出現(xiàn)新的應用需求時，只能為新

增的服務器單獨配置存儲設備，造成重復投資。

?資源利用率低，DAS方式的存儲長期來看存儲空間無法充分利用，存在浪費。不同

的應用服務器面對的存儲數(shù)據(jù)量是不一致的，同時業(yè)務發(fā)展的狀況也決定這存儲數(shù)

據(jù)量的變化。因此，出現(xiàn)了部分應用對應的存儲空間不夠用，另一些卻有大量的存

儲空間閑置。

?可管理性差，DAS方式數(shù)據(jù)依然是分散的，不同的應用各有一套存儲設備。管理分

散，無法集中。

異構化嚴重，DAS方式使得企業(yè)在不同階段采購了不同型號不同廠商的存儲設備，設備

之間異構化現(xiàn)象嚴重，導致維護成本據(jù)高不下。

1.3SAN：存儲區(qū)域網(wǎng)絡

iSCSIAttached

iSCSI

Application

1.3.1什么是SAN?

SAN(StorageAeraNetwork)存儲區(qū)域網(wǎng)絡，是一種通過網(wǎng)絡方式連接存儲設備和應

用服務器的存儲構架，這個網(wǎng)絡專用于主機和存儲設備之間的訪問。當有數(shù)據(jù)的存取需求時,

數(shù)據(jù)可以通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡在服務器和后臺存儲設備之間高速傳輸。

1.3.2SAN的誤區(qū)

SAN的發(fā)展歷程較短，從90年代后期興起，由于當時以太網(wǎng)的帶寬有限，而FC協(xié)議在

當時就可以支持1Gb的帶寬，因此早期的SAN存儲系統(tǒng)多數(shù)由FC存儲設備構成，導致很多用

戶誤以為SAN就是光纖通道設備，其實SAN代表的是一種專用于存儲的網(wǎng)絡架構，與協(xié)議

和設備類型無關，隨著千兆以太網(wǎng)的普及和萬兆以太網(wǎng)的實現(xiàn)，人們對于SAN的理解將更

為全面。

1.3.3SAN的組成

SAN由服務器，后端存儲系統(tǒng)，SAN連接設備組成；

后端存儲系統(tǒng)由SAN控制器和磁盤系統(tǒng)構成，控制器是后端存儲系統(tǒng)的關鍵，它提供存

儲接入，數(shù)據(jù)操作及備份，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)快照等數(shù)據(jù)安全管理，及系統(tǒng)管理等一系列功能。

后端存儲系統(tǒng)為SAN解決方案提供了存儲空間。使用磁盤陣列和RAID策略為數(shù)據(jù)提供

存儲空間和安全保護措施。

連接設備包括交換機，HBA卡和各種介質(zhì)的連接線。

SAN的優(yōu)點：

?設備整合，多臺服務器可以通過存儲網(wǎng)絡同時訪問后端存儲系統(tǒng)，不必為每臺服務

器單獨購買存儲設備，降低存儲設備異構化程度，減輕維護工作量，降低維護費用；

?數(shù)據(jù)集中，不同應用和服務器的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了物理上的集中，空間調(diào)整和數(shù)據(jù)復制等

工作可以在一臺設備上完成，大大提高了存儲資源利用率；

?高擴展性，存儲網(wǎng)絡架構使得服務器可以方便的接入現(xiàn)有SAN環(huán)境，較好的適應應

用變化的需求；

總體擁有成本低，存儲設備的整合和數(shù)據(jù)集中管理，大大降低了重復投資率和長期管理

維護成本;

1.3.4FCSAN的問題

?兼容性差，F(xiàn)C協(xié)議發(fā)展時間短，開發(fā)和產(chǎn)品化的大廠商較少，而且廠商之間各自

遵循內(nèi)部標準，導致不同廠商的FC產(chǎn)品之間兼容性和互操作差，即使同一廠商的

不同版本不同型號的FC產(chǎn)品也存在類似的問題；

?成本高昂，F(xiàn)CSAN的成本包括先期設備成本和長期維護成本，由于FC協(xié)議在成熟

度和互聯(lián)性上無法與以太網(wǎng)相比，導致FC協(xié)議只能局限于存儲系統(tǒng)應用，無法實

現(xiàn)大規(guī)模推廣，這直接導致了FC產(chǎn)品價格的昂貴；同樣與FC-SAN相關的所有產(chǎn)品

都身價高昂，無論是備份軟件的FC-SAN模塊，甚至SCSI硬盤簡單更換連接口成為

FC硬盤，都要翻上幾倍的價錢；另外兼容性差也導致了用戶無法自己維護FC設備，

必須購買昂貴的廠商服務，如果用戶的環(huán)境中包括多種FC存儲設備，用戶每年花

在FC-SAN的系統(tǒng)保修服務的費用占當年采購成本的15%左右。如果再算上系統(tǒng)安

裝部署階段的專業(yè)服務費用支出，以5年計算，整個服務費用支出與系統(tǒng)采購達到

1:1:

?擴展能力差，F(xiàn)C-SAN高昂的成本和協(xié)議封閉，使得產(chǎn)品的開發(fā)、升級、擴容代價

高昂。從2000年以來，存儲市場中最大的中端部分就一直5年不變地維持著前端兩

個存儲控制器，后端兩個（最多四個）光纖環(huán)路的結構。不僅產(chǎn)品本身無法進行性

能和處理能力擴展，產(chǎn)品型號向上的升級付出的代價幾乎相當于購買一套新的設

備；

?異構化嚴重，各廠商按照自有標準開發(fā)各種功能，如快照、復制、鏡像等，導致不

同廠商存儲設備之間功能無法互通，結果又出現(xiàn)的DAS方式的各種問題，重復投資、

難以管理的局面

SAN的出現(xiàn)，從根本上是要建立一個開放、高性能、高可靠、高可擴展性的存儲資源平

臺，從而能夠應對快速的業(yè)務變化和數(shù)據(jù)增長，然而以上問題使得用戶使用網(wǎng)絡存儲的目標

產(chǎn)生了嚴重的偏離，很多用戶甚至開始質(zhì)疑為什么要放棄DAS而使用昂貴復雜的FC-SAN。

1.3.5IPSAN

IP網(wǎng)絡是一個開放，高性能，高可擴展，可靠性高的網(wǎng)絡平臺。

?IP網(wǎng)是國際互連網(wǎng)，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡的主要形式。經(jīng)過多年發(fā)展，IP網(wǎng)絡實現(xiàn)了最高

的可管理性和互操作性。

?TCP/IP協(xié)議彈性強，適應網(wǎng)絡的各種變化，無需停止服務即可實網(wǎng)絡變更。

?1G的以太網(wǎng)已經(jīng)普及，2006年會擴展到10G。FC在2008年才能到4G。

?不同廠家的IP網(wǎng)設備兼容性好。網(wǎng)絡設備采購成本低廉。

?以太網(wǎng)知識普及，以太網(wǎng)多年的發(fā)展培養(yǎng)了無數(shù)的網(wǎng)絡管理人員。

IPSAN的基本想法是通過高速以太網(wǎng)絡連接服務器和后端存儲系統(tǒng)。將SCSI指令和數(shù)

據(jù)塊經(jīng)過高速以太網(wǎng)傳輸，繼承以太網(wǎng)的優(yōu)點，實現(xiàn)建立一個開放、高性能、高可靠性，高

可擴展的存儲資源平臺。

IPSAN

iSCSIAttached

iSCSI獨plicnce

將數(shù)據(jù)塊和SCSI指令通過TCP/IP協(xié)議承載，通過千兆/萬兆專用的以太網(wǎng)絡連接應用服

務器和存儲設備，這樣的解決方案稱為IPSAN。

IPSAN遵循IETF的iSCSI標準，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對存儲空間的塊級訪問，由于早先以太

網(wǎng)速度，數(shù)據(jù)安全性以及系統(tǒng)級高容錯要求等問題，這一標準經(jīng)歷了三年的認證過程，在包

括IBM、HP、SUN、COMPAQ.DELL、Intel、Microsoft,EMC、HDS、Brocade等眾多家

廠商的努力，和萬兆/千兆以太網(wǎng)10GBitEthernet支撐下，IPSAN/iSCSI已解決了網(wǎng)絡瓶頸，

數(shù)據(jù)安全和容錯等問題，進入了實用階段。

IPSAN繼承了IP網(wǎng)絡的優(yōu)點：

?實現(xiàn)彈性擴展的存儲網(wǎng)絡，能自適應應用的改變。

?已經(jīng)驗證的傳輸設備保證運行的可靠性

?以太網(wǎng)從1G向10G及更高速過渡，只需通過簡單的升級便可得到極大的性能提升,

并保護投資

?IP跨長距離擴展能力，輕松實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)復制和災難恢復

?大量熟悉的網(wǎng)絡技術和管理的人才減少培訓和人力成本

將以太網(wǎng)的經(jīng)濟性引入存儲降低用戶總體擁有成本。

1.4NAS：網(wǎng)絡附加存儲

NAS（NetworkAttachedStorage一網(wǎng)絡附加存儲），是一種文件共享服務。擁有自己的

文件系統(tǒng)，通過NFS或CIFS對外提供文件訪問服務。

NAS包括存儲器件（例如硬盤驅動器陣列、CD或DVD驅動器、磁帶驅動器或可移動

的存儲介質(zhì)）和專用服務器。專用服務器上裝有專門的操作系統(tǒng)，通常是簡化的unix/linux

操作系統(tǒng)，或者是一個特殊的win2000內(nèi)核。它為文件系統(tǒng)管理和訪問做了專門的優(yōu)化。專

用服務器利用NFS或CIFS,充當遠程文件服務器，對外提供文件級的訪問。

NAS的優(yōu)點：

?NAS可以即插即用。

?NAS通過TCP/IP網(wǎng)絡連接到應用服務器，因此可以基于已有的企業(yè)網(wǎng)絡方便連接。

?專用的操作系統(tǒng)支持不同的文件系統(tǒng)，提供不同操作系統(tǒng)的文件共享。

?經(jīng)過優(yōu)化的文件系統(tǒng)提高了文件的訪問效率，也支持相應的網(wǎng)絡協(xié)議。即使應用服

務器不再工作了，仍然可以讀出數(shù)據(jù)。

NAS的缺點：

1、NAS設備與客戶機通過企業(yè)網(wǎng)進行連接，因此數(shù)據(jù)備份或存儲過程中會占用網(wǎng)絡的

帶寬。這必然會影晌企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡上的其他網(wǎng)絡應用。共用網(wǎng)絡帶寬成為限制NAS性能的主

要問題。

2、NAS的可擴展性受到設備大小的限制。增加另一臺NAS設備非常容易，但是要想將

兩個NAS設備的存儲空間無縫合并并不容易，因為NAS設備通常具有獨特的網(wǎng)絡標識符，存

儲空間的擴大上有限。

3、NAS訪問需要經(jīng)過文件系統(tǒng)格式轉換，所以是以文件一級來訪問。不適和Block級的

應用，尤其是要求使用裸設備的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

1.5SAN和NAS

SAN和NAS經(jīng)常被視為兩種競爭技術，實際上，二者能夠很好地相互補充，以提供對

不同類型數(shù)據(jù)的訪問。SAN針對海量、面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸，而NAS則提供文件級的數(shù)

據(jù)訪問和共享服務。

盡管這兩種技術類似，但嚴格意義上講NAS其實只是一種文件服務。

NAS和SAN不僅各有應用場合，也相互結合，許多SAN部署于NAS后臺，為NAS設備

提供高性能海量存儲空間。

NAS和SAN結合中出現(xiàn)了NAS網(wǎng)關這個部件。NAS網(wǎng)關主要由專為提供文件服務而優(yōu)

化的操作系統(tǒng)和相關硬件組成，可以看作是一個專門的文件管理器。NAS網(wǎng)關連接到后端

上的SAN上，使的SAN的大容量存儲空間可以為NAS所用。因此，NAS網(wǎng)關后面的存儲空

間可以根據(jù)環(huán)境的需求擴展到非常大的容量。

“NAS網(wǎng)關”方案主要是在NAS一端增加了可與SAN相連的“接口”，系統(tǒng)對外只有

一個用戶接口。

NAS網(wǎng)關系統(tǒng)雖然在一定程度上解決了NAS與SAN系統(tǒng)的存儲設備級的共享問題，但在

文件級的共享問題上卻與傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)遇到了同樣的可擴展性問題。當一個文件系統(tǒng)負載

很大時，NAS網(wǎng)關很可能成為系統(tǒng)的瓶頸。

第2章主要協(xié)議和相關技術

關鍵字：SCSIFCiSCSI

2.1SCSI

SCSI是小型計算機系統(tǒng)接口(SmallComputerSystemInterface)的簡稱，于1979首次提

出，是為小型機研制的一種接口技術，現(xiàn)在已完全普及到了小型機，高低端服務器以及普通

PC上。

SCSI可以劃分為SCSI-1'SCSI-2、SCSI-3,最新的為SCSI-3,也是目前應用最廣泛的SCSI

版本。

1、SCSI-1：1979年提出，支持同步和異步SCSI外圍設備；支持7臺8位的外圍設備，最

大數(shù)據(jù)傳輸速度為5MB/S。

2、SCSI-2：1992年提出，也稱為FastSCSI,數(shù)據(jù)傳輸率提高到20MB/s。

3、SCSI-3：1995年提出,UltraSCSI(Fast-20)。Ultra2SCSI(Fast-40)出現(xiàn)于1997

年，最高傳輸速率可達80MB/S。1998年9月，Ultra3SCSI(Utra160SCSI)正式發(fā)布，最高

數(shù)據(jù)傳輸率為160MB/S。Ultra320SCSI的最高數(shù)據(jù)傳輸率已經(jīng)達到了320MB/s。

2.2FC（光纖通道）

FC光纖通道：用于計算機設備之間數(shù)據(jù)傳輸，傳輸率達到2G（將來會達到4G）。光纖

通道用于服務器共享存儲設備的連接，存儲控制器和驅動器之間的內(nèi)部連接。

OSI參考模型光纖通道

將傳輸?shù)男畔⑥D換為接收服務器可

以識別的格式（例如ASCII）應用層

數(shù)據(jù)和應用

對信息傳輸，壓縮和加密表示層

有關通信會話的詳細信息會話層

數(shù)據(jù)分塊傳輸層FC-4:同層協(xié)議映射

追加地址和路由信息網(wǎng)絡層

為向專用途徑或物理媒介通信準備FC-3:通用服務

數(shù)據(jù)分發(fā)

數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層FC-2:

FC-1:字節(jié)編碼

從服務器向媒介進行傳輸（例如.

銅,光）物理層FC-0:物理界面

此圖需要更換

協(xié)議基本架構：

FC-4UpperLayerProtocol:SCSI,HIPPI,SBCCS,802.2,ATM,VI,IP

FC-3commonservice

FC-2FramingProtocol/FlowControl

FC-1Encode/Decode

FC-0Media:Opticalorcopper,1OOMB/secto1.062GB/sec

協(xié)議層說明：

FC-0：物理層，定制了不同介質(zhì)，傳輸距離，信號機制標準，也定義了光纖和銅線接口

以及電纜指標

FC-1：定義編碼和解碼的標準

FC-2：定義了幀、流控制、和服務質(zhì)量等

FC-3：定義了常用服務，如數(shù)據(jù)加密和壓縮

FC-4：協(xié)議映射層，定義了光纖通道和上層應用之間的接口，上層應用比如：串行SCSI協(xié)

議，HBA的驅動提供了FC-4的接口函數(shù)，F(xiàn)G4支持多協(xié)議，如：FCP-SCSI,FC-IP,FC-VI

協(xié)議簡介：

FCP-SCSI：

FCP-SCSI:是將SCSI并行接口轉化為串行接口方式的協(xié)議，應用于存儲系統(tǒng)和服務器之

間的數(shù)據(jù)傳輸。新的ANSIT10標準，支持SAN上存儲系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)遷移應用來直接移

動數(shù)據(jù)。FCP-SCSI提供200MB/S（全雙工獨占帶寬）的傳輸速率，每連接最遠達10公里，

最大16000000個節(jié)點。FCP-SCSI使用幀傳輸取代塊傳輸。幀傳輸以大數(shù)據(jù)流傳輸方式傳輸

短的小的事務數(shù)據(jù)。

2.3iSCSI

iSCSI（互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口）是一種在TCP/IP上進行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉藴?。它?/p>

由Cisco和IBM兩家發(fā)起的，并且得到了各大存儲廠商的大力支持。iSCSI可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡

上運行SCSI協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進行快速的數(shù)據(jù)存取備份操作。

iSCSI標準在2003年2月11日由IETF（互聯(lián)網(wǎng)工程任務組）認證通過。iSCSI繼承了兩大

最傳統(tǒng)技術：SCSI和TCP/IP協(xié)議。這為iSCSI的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

基于iSCSI的存儲系統(tǒng)只需要不多的投資便可實現(xiàn)SAN存儲功能，甚至直接利用現(xiàn)有的

TCP/IP網(wǎng)絡。相對于以往的網(wǎng)絡存儲技術，它解決了開放性、容量、傳輸速度、兼容性、安

全性等問題，其優(yōu)越的性能使其備受始關注與青睞。

iSCSI的數(shù)據(jù)包結構:

TCPISCSIISCSIEtherr

EthernetIPHeader

HeaderHeaderHeaderDataFrailer

TCPsegment

<IPdatagram>

Ethernetframe?

工作流程：

iSCSI系統(tǒng)由SCSI適配器發(fā)送一個SCSI命令。

命令封裝到TCP/IP包中并送入到以太網(wǎng)絡。

接收方從TCP/IP包中抽取SCSI命令并執(zhí)行相關操作。

把返回的SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝至UTCP/IP包中，將它們發(fā)回到發(fā)送方。

系統(tǒng)提取出數(shù)據(jù)或命令，并把它們傳回SCSI子系統(tǒng)。

安全性描述：

iSCSI協(xié)議本身提供了QoS及安全特性。

可以限制initiator僅向target列表中的目標發(fā)登錄請求，再由target確認并返回響應，之后

才允許通信；

通過IPSec將數(shù)據(jù)包加密之后傳輸，包括數(shù)據(jù)完整性、確定性及機密性檢測等；

iSCSI的優(yōu)勢

（I）廣泛分布的以太網(wǎng)為iSCSI的部署提供了基礎。

(2)千兆/萬兆以太網(wǎng)的普及為iSCSI提供了更大的運行帶寬。

(3)以太網(wǎng)知識的普及為基于iSCSI技術的存儲技術提供了大量的管理人才。

(4)由于基于TCP/IP網(wǎng)絡，完全解決數(shù)據(jù)遠程復制(DataReplication)及災難恢復

(DisasterRecover)等傳輸距離上的難題。

(5)得益于以太網(wǎng)設備的價格優(yōu)勢和TCP/IP網(wǎng)絡的開放性和便利的管理性，設備擴充和應

用調(diào)整的成本付出小。

2.4iSCSI與光纖通道的比較

從傳輸層看，光纖通道的傳輸采用其FC協(xié)議，iSCSI采用TCP/IP協(xié)議。

FC協(xié)議與現(xiàn)有的以太網(wǎng)是完全異構的，兩者不能相互接駁。因此光纖通道是具有封閉

性的，而且不僅與現(xiàn)有的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(以太網(wǎng))接入，也與其他不同廠商的光纖通道網(wǎng)絡

接入(由于廠家對FC標準的理解的異樣，F(xiàn)C設備的兼容性是一個巨大的難題)。因此，對

于以后存儲網(wǎng)絡的擴展由于兼容性的問題而成為了難題。而且，F(xiàn)C協(xié)議由于其協(xié)議特性，

網(wǎng)絡建完后，加入新的存儲子網(wǎng)時，必須要重新配置整個網(wǎng)絡，這也是FC網(wǎng)絡擴展的障礙。

iSCSI基于的TCP/IP協(xié)議，它本身就運行于以太網(wǎng)之上，因此可以和現(xiàn)有的企業(yè)內(nèi)部以

太網(wǎng)無縫結合。TCP/IP網(wǎng)絡設備之間的兼容性已經(jīng)無需討論，迅猛發(fā)展的intement網(wǎng)上運行

著全球無數(shù)家網(wǎng)絡設備廠商提供的網(wǎng)絡設備，這是一個最好的佐證。

從網(wǎng)絡管理的角度看，運行FC協(xié)議的光網(wǎng)絡，其技術難度相當之大。其管理采用了專

有的軟件，因此需要專門的管理人員，且其培訓費用高昂。TCP/IP網(wǎng)絡的知識通過這些年的

普及，已有大量的網(wǎng)絡管理人才，并且，由于支持TCP/IP的設備對協(xié)議的支持一致性好，即

使是不同廠家的設備，其網(wǎng)絡管理方法也是基本一致的。

FC運行于光網(wǎng)絡之上，其速度是非?？斓?，現(xiàn)在己經(jīng)達到了2G的帶寬，這也是它的主

要優(yōu)勢所在。下一代的FC標準正在制定當中，其速度可以達至必G,

今天的千兆以太網(wǎng)已經(jīng)在普及當中，這也是基于TCP/IP的iSCSI協(xié)議進入實用的保證。

得益于優(yōu)秀的設計，以太網(wǎng)從誕生到現(xiàn)在，遍及了所有有網(wǎng)絡的地方，到現(xiàn)在依然表現(xiàn)出非

凡的生命力，在全球無數(shù)網(wǎng)絡廠商的共同努力下，以太網(wǎng)的速度穩(wěn)步提升，千兆網(wǎng)絡已經(jīng)實

際應用，萬兆網(wǎng)絡呼之欲出，以太網(wǎng)的主要部件交換機路由器均已有萬兆級別的產(chǎn)品。隨著

產(chǎn)品的不斷豐富，以及設備廠商間的劇烈競爭，其建設成本在不斷卜.降，萬兆網(wǎng)絡的普及已

日益臨近。當iSCSI以10Gb的高速傳輸數(shù)據(jù)時，基于iSCSI協(xié)議的存儲技術將無可爭議的成為

網(wǎng)絡存儲的王者。

第3章文件系統(tǒng)相關知識

3.1什么是文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)定義了把文件存儲于磁盤時所必須的數(shù)據(jù)結構及磁盤數(shù)據(jù)的管理方式。我們知

道，磁盤是由很多個扇區(qū)（Sector）組成的，如果扇區(qū)之間不建立任何的關系，寫入其中的

文件就無法訪問，因為無法知道文件從哪個扇區(qū)開始，文件占多少個扇區(qū)，文件有什么屬性。

為了訪問磁盤中的數(shù)據(jù)，就必需在扇區(qū)之間建立聯(lián)系，也就是需要?種邏輯上的數(shù)據(jù)存儲結

構。建立這種邏輯結構就是文件系統(tǒng)要做的事情,在磁盤上建立文件系統(tǒng)的過程通常稱為“格

式化”。

以Windows平臺下最常見的FAT文件系統(tǒng)為例。FAT文件系統(tǒng)有兩個重要的組成部分：FAT

表（FileAllocationTable）和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。FAT表是FAT文件系統(tǒng)的名稱來源，它定義了

存儲數(shù)據(jù)的簇（Cluster,由2的n次方個Sector組成，n值根據(jù)分區(qū)大小而定，需綜合考慮數(shù)

據(jù)存取效率和存儲空間的利用率）之間的鏈接關系，這種鏈接關系是?個單向鏈表，指向OxFF

表示結束。依據(jù)一個簇編號所用bit數(shù)的不同，可分為FAT12、FAT16和FAT32文件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)

區(qū)存儲的數(shù)據(jù)包含文件目錄項（DirectoryEntries）和文件數(shù)據(jù)。文件目錄項存儲的是一

個文件或目錄的屬性信息，包括文件名稱（把目錄也看成是文件）、讀寫屬性、文件大小、

創(chuàng)建時間、起始簇編號等，一個目錄下的每個子目錄和文件都對應一個表項記錄。文件目錄

項以固定32字節(jié)的長度存儲，以樹型結構管理，其中根目錄的位置是確定的。也就是說，根

據(jù)分區(qū)根目錄可以找到下級子目錄和文件的起始簇編號，根據(jù)下級子目錄又可以找到更下級

目錄或文件的起始簇編號?？梢姡現(xiàn)AT表和文件目錄項是為了文件的訪問和管理而建立的。

應用程序要訪問一個文件時，根據(jù)文件路徑（邏輯分區(qū)號+目錄，如F:\software）和文件

名稱（如setup.exe）可從文件目錄項中獲得存儲文件數(shù)據(jù)的起始簇號，之后從FAT表查詢這

個簇號對應的鏈表，就可以獲得該文件對應的全部簇編號。從這些簇中讀出全部數(shù)據(jù)，就得

到一個完整的文件。

一般來說，文件系統(tǒng)是和操作系統(tǒng)緊密結合在一起的，不同的操作系統(tǒng)使用不同的文件

系統(tǒng)，但有時為了兼容，不同操作系統(tǒng)也使用相同的文件系統(tǒng)。

3.2主流文件系統(tǒng)和特點

在Windows系列操作系統(tǒng)中，MS-DOS和Windows3.x使用FAT16文件系統(tǒng)，默認情況下

Windows98也使用FAT16,Windows98和WindowsMe可以同時支持FAT16、FAT32兩種文件系

統(tǒng),WindowsNT則支持FAT16、NTFS兩種文件系統(tǒng),Windows2000可以支持FAT16、FAT32,

NTFS三種文件系統(tǒng).每一種文件系統(tǒng)提供的功能與特點各不相同。比如FAT32文件系統(tǒng)。，采

用32位的文件分配表，磁盤的管理能力大為增強。但由于文件分配表的增大，性能相對來說

有所下降。此外，這個版本的文件系統(tǒng)不能向下兼容。

NTFS是隨著WindowsNT操作系統(tǒng)而產(chǎn)生的，它的優(yōu)點和FAT文件系統(tǒng)相比是有更好的安

全性和穩(wěn)定性，在使用中不易產(chǎn)生文件碎片，NTFS分區(qū)對用戶權限作出了非常嚴格的限制，

同時它還提供了容錯結構日志，從而保護了系統(tǒng)的安全。但NTFS分區(qū)格式的兼容性不好，

Windows98/ME操作系統(tǒng)均不能直接訪問該分區(qū)。

對于超過4GB以上的硬盤，使用NTFS分區(qū)，可以減少磁盤碎片的數(shù)量，大大提高硬盤的

利用率；NTFS可以支持的文件大小可以達到64GB,遠遠大于FAT32下的4GB；支持長文件名，

支持的最大分區(qū)為2TBO

在Linux系統(tǒng)中，每個分區(qū)都是一個文件系統(tǒng)，都有自己的目錄層次結構。Linux的

最重要特征之一就是支持多種文件系統(tǒng)，并可以和許多其它種操作系統(tǒng)共存。

隨著Linux的不斷發(fā)展，它所支持的文件格式系統(tǒng)也在迅速擴充。特別是Linux2.4內(nèi)核

正式推出后，出現(xiàn)了大量新的文件系統(tǒng).Linux系統(tǒng)可以支持十多種文件系統(tǒng)類型包括：JFS、

ext、ext2、ext3、IS09660,XFS、Minx,MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、

SysV,PROC等。

各主流操作系統(tǒng)和平臺的文件系統(tǒng)名稱和特點如下表所示

操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)特點

可以允許多種操作系統(tǒng)訪問，如MS-DOS、Windows

Windows95、3.x、Windows9x,WindowsNT和OS/2等。這■—文件系

Windows98、0SR2、統(tǒng)在使用時遵循8.3命名規(guī)則（即文件名最多為8個字

Fat文件系統(tǒng)

Windows98SE、符，擴展名為3個字符）。

FAT12/FAT16和

WindowsMe、最大的限制在于兼容性方面，F(xiàn)at32不能保持向下

FAT32

Windows2000和兼容。

WindowsXP當分區(qū)小于512M時，F(xiàn)at32不會發(fā)生作用。

單個文件不能大于4G。

支持文件系統(tǒng)故障恢復，尤其是大存儲媒體、長文

件名。分區(qū)大小可以達到2TB。通過使用標準的事物處

Windows

NTFS文件系統(tǒng)理日志和恢復技術來保證分區(qū)的一致性。

NT/2000

只能被WindowsNT/2000所識別，不能被FAT文件系

統(tǒng)所存取

用以組織、搜索和共享多種多樣的信息的存儲平

Windows臺。WinFS被設計為在無結構文件和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)之間建

Winfs

longhorn立起更好的互操作性，從而提供快捷的文件瀏覽和搜索

功能

是一種日志式文件系統(tǒng)。日志式文件系統(tǒng)的優(yōu)越性

在于：由于文件系統(tǒng)都有快取層參與運作，如不使用時

Ext2/ext3/XFS等

Linux必須將文件系統(tǒng)卸下，以便將快取層的資料寫回磁盤

文件系統(tǒng)

中。因此每當系統(tǒng)要關機時，必須將其所有的文件系統(tǒng)

全部卸下后才能進行關機

網(wǎng)絡文件系統(tǒng)，允許多臺計算機之間共享文件系

UNIX系統(tǒng)NFS

統(tǒng)，易于從所有這些計算機存放文件

網(wǎng)絡文件系統(tǒng)，允許多臺計算機之間共享文件系

Windows系列CIFS

統(tǒng)，易于從所有這些計算機存放文件

3.3NFS和CIFS網(wǎng)絡文件系統(tǒng)工作原理和特點

NFS（NetworkFileSystem,網(wǎng)絡文件系統(tǒng)）是當前主流異構平臺共享文件系統(tǒng)之一.主

要應用在UNIX環(huán)境下。最早是由SUNmicrosystem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)絡進行文件共享，廣泛應用在FreeBSD、SCO、Solaris等等異構操作系統(tǒng)平臺，允

許一個系統(tǒng)在網(wǎng)絡上與它人共享目錄和文件。通過使用NFS,用戶和程序可以象訪問本地文

件一樣訪問遠端系統(tǒng)上的文件，使得每個計算機的節(jié)點能夠像使用本地資源一樣方便地使用

網(wǎng)上資源。換言之，NFS可用于不同類型計算機、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡架構和傳輸協(xié)議運行環(huán)境

中的網(wǎng)絡文件遠程訪問和共享。

NFS的工作原理是使用客戶端/服務器架構，由一個客戶端程序和服務器程序組成。服務

器程序向其它計算機提供對文件系統(tǒng)的訪問，其過程就叫做“輸出”。NFS客戶端程序對共

享文件系統(tǒng)進行訪問時，把它們從NFS服務器中“輸送”出來。文件通常以“塊”為單位

進行傳輸.其尺寸是8K（雖然它可能會將操作分成更小尺寸的分片）.NFS傳輸協(xié)議用于服

務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備上的數(shù)

據(jù)。

CIFS（CommonInternetFileSyste,公共互聯(lián)網(wǎng)文件系統(tǒng)）是當前主流異構平臺共享

文件系統(tǒng)之一。主要應用在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/IP通信協(xié)議之上，讓Unix計算機可以在網(wǎng)絡鄰居上被Windows計算機看

到。

共享文件系統(tǒng)特點：

>異構平臺下的文件共享：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。

A充分利用現(xiàn)有的LAN網(wǎng)絡結構，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以及標準的NFS和CIFS,可以適應復雜的

網(wǎng)絡環(huán)境。

>內(nèi)部資源的整合：可以將內(nèi)部的磁盤整合成一個統(tǒng)一的存儲池，以卷的方式提供給

不同的用戶，每一個卷可以格式化成不同的文件系統(tǒng)

>允許應用進程打開一個遠地文件，并能夠在該文件的某一個特定的位置上開始讀寫數(shù)

據(jù)。NFS可使用戶只復制一個大文件中的一個很小的片段，而不需復制整個大文件，在

網(wǎng)絡上傳送的只是少量的修改數(shù)據(jù)。

需要注意的是，CIFS和NFS雖然同樣也是文件系統(tǒng)（FileSystem）,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)絡傳輸文件時的文件組織格式和數(shù)據(jù)傳輸

方式。利用CIFS和NFS共享文件實際涉及到兩次的文件系統(tǒng)轉換?？蛻舳藦姆掌鞫松暾堃?/p>

個文件時，服務器端首先從本地讀出文件（本地文件系統(tǒng)格式），并以NFS/CIFS的格式封裝

成IP報文并發(fā)送給客戶端。客戶端收到IP報文以后，把文件存儲與本地磁盤中（本地文件系

統(tǒng)格式）。

3.4存儲系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的關系

提到NAS,通常會想到傳統(tǒng)的NAS設備，它具有自己的文件系統(tǒng)，具有較大的存儲容量，

具有一定的文件管理和服務功能。NAS設備和客戶端之間通過IP網(wǎng)絡連接，基于NFS/CIFS協(xié)

議在不同平臺之間共享文件，數(shù)據(jù)的傳輸以文件為組織單位。

雖然NAS設備常被認為是一種存儲架構，但NAS設備最核心的東西實際上在存儲之外，那

就是文件管理服務。從功能上來看，傳統(tǒng)NAS設備就是一個帶有DAS存儲的文件服務器。從數(shù)

據(jù)的10路徑來看，它的數(shù)據(jù)10發(fā)生在NAS設備內(nèi)部，這種架構與DAS毫無分別。而事實上，很

多NAS設備內(nèi)部的文件服務模塊與磁盤之間是通過SCSI總線連接的。至于通過NFS/CIFS共享

文件，完全屬于高層協(xié)議通信，根本就不在數(shù)據(jù)10路徑上，所以數(shù)據(jù)的傳輸不可能以塊來組

織。正是由于這種功能上的重疊，在SAN出現(xiàn)以后，NAS頭設備(或NAS網(wǎng)關)逐漸發(fā)展起來,

NASoverSAN的方案越來越多，NAS回歸了其文件服務的本質(zhì)。

由此可知，NAS與一般的應用主機在網(wǎng)絡層次上的位置是相同的，為了在磁盤中存儲數(shù)

據(jù)，就必須要建立文件系統(tǒng)。有的NAS設備采用專有文件系統(tǒng)，而有的NAS設備則直接借用其

操作系統(tǒng)支持的文件系統(tǒng)。由于不同的0S平臺之間文件系統(tǒng)不兼容，所以NAS設備和客戶端

之間就采用通用的NFS/CIFS來共享文件。

至于SAN,它提供給應用主機的就是一塊未建立文件系統(tǒng)的“虛擬磁盤”。在上面建立

什么樣的文件系統(tǒng)，完全由主機操作系統(tǒng)確定。

第4章RAID技術

4.1RAID概述

RAID為廉價磁盤冗余陣列(RedundantArrayofInexpensiveDisks),RAID技術將一個

個單獨的磁盤以不同的組合方式形成一個邏輯硬盤，從而提高了磁盤讀取的性能和數(shù)據(jù)的安

全性。不同的組合方式用RAID級別來標識。

RAID技術是由美國加州大學伯克利分校D.A.Patterson教授在1988年提出的，作為高性

能、高可靠的存儲技術，在今天已經(jīng)得到了廣泛的應用。

4.2RAID級別

RAID技術經(jīng)過不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已擁有了從RAID0到5等6種明確標準級別的RAID

級別。另外,其他還有6、7、10（RAID1與RAID0的組合）、01（RAID0與RAID1的組合）、

30（RAID3與RAID0的組合）、50（RAID0與RAID5的組合）等。

不同RAID級別代表著不同的存儲性能、數(shù)據(jù)安全性和存儲成本，下面將介紹如卜RAID

級別：0、1、2、3、4、5、6、01、10,

4.2.1RAID0

RAID0也稱為條帶化（stripe）,將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列的磁盤里，RAID0

可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶寬，理論上講，一個由N個磁盤組成的

RAID0系統(tǒng)，它的讀寫性能將是單個磁盤讀取性能的N倍。且磁盤空間的存儲效率最大（100

%）RAID0有一個明顯的缺點：不提供數(shù)據(jù)冗余保護，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無法恢復。

如圖所示：系統(tǒng)向RA1D0系統(tǒng)（四個磁盤組成）發(fā)出的I/O數(shù)據(jù)請求被轉化為4項操作,

其中的每一項操作都對應于一塊物理硬盤。通過建立RAID0,原先順序的數(shù)據(jù)請求被分散

到四塊硬盤中同時執(zhí)行。從理論上講，四塊硬盤的并行操作使同一時間內(nèi)磁盤讀寫速度提升

了4倍。但由于總線帶寬等多種因素的影響，實際的提升速率會低于理論值，但是，大量數(shù)

據(jù)并行傳輸與串行傳輸比較，性能必然大幅提高。

RAIDO應用于對讀取性能要求較高但所存儲的數(shù)據(jù)為非重要數(shù)據(jù)的情況下。

4.2.2RAID1

RAID1成為鏡像（mirror）,它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，因此

它的磁盤空間利用率為50%,在數(shù)據(jù)寫入時時間會有影響，但是讀的時候沒有任何影響，

RAID0提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不

會影響用戶工作。

工作磁盤鏡像磁盤

RAID1應用于對數(shù)據(jù)保護極為重視的應用。

4.2.3RAID2

RAID2稱為糾錯海明碼磁盤陣列，陣列中序號為2N的磁盤（第1、2、4、6……）作為

校驗盤，其余的磁盤用于存放數(shù)據(jù)，磁盤數(shù)目越多，校驗盤所占比率越少。RAID2在大數(shù)據(jù)

存儲額情況下性能很高，RAID2的實際應用很少。

4.2.4RAID3

RAID3采用一個硬盤作為校驗盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)按位或字節(jié)的方式交叉的

存取到各個數(shù)據(jù)盤中。不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗，并把校驗值寫入到校驗盤中。

RAID3系統(tǒng)在完整的情況下讀取時沒有任何性能上的影響，讀性能與RAIDO一致，卻提供了

數(shù)據(jù)容錯能力，但是，在寫時性能大為下降，因為每一次寫操作，即使是改動某個數(shù)據(jù)盤上

的一個數(shù)據(jù)塊，也必須根據(jù)所有同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)來重新計算校驗值寫入到校驗盤中，一個寫

操作包含了寫入數(shù)據(jù)塊，讀取同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)塊，計算校驗值，寫入校驗值等操作，系統(tǒng)開

銷大為增加。

當RAID3中有數(shù)據(jù)盤出現(xiàn)損壞，不會影響用戶讀取數(shù)據(jù)，如果讀取的數(shù)據(jù)塊正好在損壞

的磁盤上，則系統(tǒng)需要讀取所有同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)塊，然后根據(jù)校驗值重新構建數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性

能受到影響。

RAID3的校驗盤在系統(tǒng)接受大量的寫操作時容易形成性能瓶頸，因而適用于有大量讀操

作如web系統(tǒng)以及信息查詢等應用或持續(xù)大塊數(shù)據(jù)流（例如非線性編輯）的應用。

4.2.5RAID4

RAID4與RAID3基本一致，區(qū)別在于條帶化的方式不一樣，RAID4按照塊的方式存放數(shù)

據(jù)，所以在寫操作時只涉及兩塊磁盤，數(shù)據(jù)盤和校驗盤，提高了系統(tǒng)的10性能。但面對隨

機的分散的寫操作，單一的校驗盤往往成為性能瓶頸。

4.2.6RAID5

RAID5與RAID3的機制相似，但是數(shù)據(jù)校驗的信息被均勻的分散到的陣列的各個磁盤

上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時的校驗盤性能瓶頸。陣列的磁盤上既有數(shù)據(jù)，也有數(shù)據(jù)校驗

信息，數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息會存儲于不同的磁盤上，當一個數(shù)據(jù)盤損壞時，系統(tǒng)可以根

據(jù)同一帶區(qū)的其他數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息來重構損壞的數(shù)據(jù)。

RAID5可以理解為是RAID0和RAID1的折衷方案。RAID5可以為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全保

障，但保障程度要比RA1D1低而磁盤空間利用率要比RA1D1高。RAID5具有和RAID0相近

似的數(shù)據(jù)讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數(shù)據(jù)的速度比對單個磁盤進行寫入操

作稍慢。同時由于多個數(shù)據(jù)對應一個奇偶校驗信息，RAID5的磁盤空間利用率要比RAID1

高，存儲成木相對較低。

RAID5在數(shù)據(jù)盤損壞時的情況和RAID3相似，由于需要重構數(shù)據(jù)，性能會受到影響。

4.2.7RAID6

RAID6提供兩級冗余，即陣列中的兩個驅動器失敗時，陣列仍然能夠繼續(xù)工作。

一般而言，RAID6的實現(xiàn)代價最高，因為RAID6不僅要支持數(shù)據(jù)的恢復，又要支持校

驗的恢復，這使RAID6控制器比其他級RAID更復雜和更昂貴。

I.RAID6的校驗數(shù)據(jù)

當對每個數(shù)據(jù)塊執(zhí)行寫操作時，RAID6做兩個獨立的校驗計算，因此，它能夠支持兩

個磁盤的失敗。為了實現(xiàn)這個思想，目前基本上有兩個已經(jīng)接受的方法：

?使用多種算法，如XOR和某種其他的函數(shù)。

?在不同的數(shù)據(jù)分條或者磁盤上，使用排列的數(shù)據(jù)。

2.RAID6的一維冗余

RAID6的第一種方法是用兩種不同的方法計算校驗數(shù)據(jù)。實現(xiàn)這個思想最容易的方法

之一是用兩個校驗磁盤支持數(shù)據(jù)磁盤，第一個校驗磁盤支持一種校驗算法，而第二個磁盤支

持另一種校驗算法，使用兩種算法稱為P+Q校驗。一維冗余是指使用另一個校驗磁盤，但

所包含的分塊數(shù)據(jù)是相同的。例如，P校驗值可能由XOR函數(shù)產(chǎn)生，這樣，Q校驗函數(shù)需要

是其他的某種操作，一個很有力的侯選者是ReedSolomon誤差修正編碼的變體，這個誤差修

正編碼一般用于磁盤和磁帶驅動器。假如兩個磁盤失敗，那么，通過求解帶有兩個變量的方

程，可以恢復兩個磁盤上的數(shù)據(jù)，這是一個代數(shù)方法，可以由硬件輔助處理器加速求解。

4.2.8RAID10

RAID10是RAID1和RAID0的結合，也稱為RAID(0+1),先做鏡像然后做條帶化，既

提高了系統(tǒng)的讀寫性能，有提供了數(shù)據(jù)冗余保護，RAID10的磁盤空間利用率和RAID1是一

樣的，為50%。RAID10適用于既有大量的數(shù)據(jù)需要存儲，有對數(shù)據(jù)安全性有嚴格要求的領

域，比如金融，證券等。

D1D2D3D4D5D6D7D8

4.2.9RAID01

RAID01也是RAIDO和RAID1的結合，但它是對條帶化后的數(shù)據(jù)進行鏡像。但與RAID10

不同，一個磁盤的丟失等同于整個鏡像條帶的丟失，所以一旦鏡像盤失敗，則存儲系統(tǒng)成為

一個RA1D-0系