《網(wǎng)絡存儲技術及應用（第2版）》高職全套教學課件

項目1

認識網(wǎng)絡存儲技術Item1

-Understandnetworkstoragetechnology全套可編輯PPT課件目錄任務1理解數(shù)據(jù)時代的存儲任務2了解IT系統(tǒng)任務3了解存儲系統(tǒng)任務4了解存儲設備任務5了解存儲虛擬化項目小結010203050406數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)：是對所有事物的數(shù)字表示，是對客觀世界進行量化、記錄的結果，是對客觀事物相互關系、狀態(tài)和性質(zhì)的邏輯歸納。信息：是已經(jīng)被處理、具有邏輯關系的數(shù)據(jù)，是現(xiàn)實世界事物的存在方式或運動狀態(tài)的內(nèi)在反映。信息按照信息生命周期進行管理（InformationLifecycleManagement，ILM）全套可編輯PPT課件數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)和信息之間關系：?數(shù)據(jù)和信息是相互關聯(lián)的。?信息和數(shù)據(jù)是相對的。?信息是有價值的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的類型2結構化數(shù)據(jù)：非結構化數(shù)據(jù)：半結構化數(shù)據(jù)：

?概念

數(shù)據(jù)能用統(tǒng)一的結構加以表示的數(shù)據(jù)，有嚴格的數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范，使用二維表結構來表達邏輯和實現(xiàn)數(shù)據(jù)。?特點數(shù)據(jù)以行為單位，一行數(shù)據(jù)表示一個實體的信息，一列表示實體的特定屬性，主要通過關系型數(shù)據(jù)庫進行存儲和管理。全套可編輯PPT課件數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2結構化數(shù)據(jù)：非結構化數(shù)據(jù)：半結構化數(shù)據(jù)：

?概念

數(shù)據(jù)沒有一個預先定義好的數(shù)據(jù)模型或沒有以一個預先定義的方式來組織的數(shù)據(jù)。這種類型的數(shù)據(jù)來源可以是人生成的，也可以是機器生成的，沒有限定結構形式，表示靈活，蘊含了豐富的信息。?特點

和結構化數(shù)據(jù)相比，非結構化的數(shù)據(jù)的容量比結構化數(shù)據(jù)更大，產(chǎn)生的速度更快、來源更具有多樣性。?處理

非結構化數(shù)據(jù)一般需要轉(zhuǎn)換為結構化數(shù)據(jù)進行處理。?例如

帶格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、E-mail、HTML、各類報表、圖像和音頻/視頻信息等。全套可編輯PPT課件數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2結構化數(shù)據(jù)：非結構化數(shù)據(jù)：半結構化數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2結構化數(shù)據(jù)：非結構化數(shù)據(jù)：半結構化數(shù)據(jù)：

?概念

半結構化數(shù)據(jù)就是介于結構化數(shù)據(jù)（如關系型數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)）和非結構化數(shù)據(jù)（如聲音、圖像文件等）之間的數(shù)據(jù)。它具有一定的結構，但是結構不完整、不規(guī)則，或者結構是隱含的。?處理

半結構化數(shù)據(jù)也要轉(zhuǎn)化為結構化數(shù)據(jù)才能進行處理。?例如

日志文件、XML文檔、JSON文檔、電子郵件、HTML文檔等。半結構化數(shù)據(jù)與結構化數(shù)據(jù)的特征比較？數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?概念

信息的記錄載體，都稱為存儲介質(zhì)。?類別

介質(zhì)主要有光、磁和半導體三類。近年來，新型的介質(zhì)層出不窮，先后出現(xiàn)了量子、玻璃、納米磁體、DNA生物、特種液體等新型介質(zhì)。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

??第一種，按照存儲器產(chǎn)品的用途分為主存儲器（內(nèi)部存儲）和輔助存儲器（外部存儲）。主存儲器是指CPU能直接訪問的存儲器，有寄存器、內(nèi)存、一級/二級緩存等，一般采用半導體存儲器；輔助存儲器是CPU不能直接訪問的存儲器，包括硬盤、磁帶、光盤、硬盤陣列等。??第二種，按照存儲介質(zhì)的不同分為光學存儲、半導體存儲和磁性存儲三大類。??第三種，按照數(shù)據(jù)的可保持情況主要分為易失性存儲器和非易失性存儲器兩大類。其中的易失和非易失是指存儲器斷電后，它存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否會丟失的特性。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?概念

是把數(shù)據(jù)存儲在不同層級的介質(zhì)中，系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)在不同的介質(zhì)之間進行自動或手動地遷移、復制等操作。

為什么要分層？?如何分層

基于數(shù)據(jù)訪問的局部性，關聯(lián)數(shù)據(jù)使用熱度和價值，一般包括數(shù)據(jù)的重要性、訪問頻率、保留時間、容量、性能等指標，對于不同的數(shù)據(jù)采取不同的存儲方式，并分別存儲在不同性能的存儲設備上，通過分層存儲管理就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲設備之間的遷移。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?層模型

數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?分層的優(yōu)點

（1）減少總體存儲成本。（2）性能優(yōu)化。（3）改善數(shù)據(jù)可用性。（4）數(shù)據(jù)遷移對應用透明。（5）“存儲墻”問題。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?容量

是存儲系統(tǒng)的重要指標，計量單位有字節(jié)（Byte，B）、千字節(jié)（KiloByte，KB）、兆字節(jié)（MegaByte，MB）、吉字節(jié)（GigaByte，GB）、太字節(jié)（TeraByte，TB）、拍字節(jié)（PetaByte，PB）、艾字節(jié)（ExaByte，EB）、澤字節(jié)（ZettaByte，ZB）、堯字節(jié)（YottaByte，YB）。?單位換算

各單位之間是1024進制（210）。?外存容量單位換算

外存（硬盤）廠商在計算容量時，則是以每1000為一進制的，1000字節(jié)為1KB、1000KB為1MB、1000MB為1GB，以此類推。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2存儲介質(zhì)：存儲分類：存儲分層：存儲的容量：存儲的價值：

?數(shù)據(jù)是企業(yè)的生命線

存儲是數(shù)據(jù)的“容器”，存儲的價值依賴于數(shù)據(jù)的價值。數(shù)據(jù)已成為現(xiàn)代社會的基礎性戰(zhàn)略資源和共享財富，是綠色經(jīng)濟發(fā)展的新型原材料，是促進新時代數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展的新型生產(chǎn)力。?存儲是一種服務。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2?數(shù)據(jù)可用性

是指數(shù)據(jù)可被授權實體按要求訪問、正常使用或在非正常情況下能恢復使用的特性。數(shù)據(jù)可用性是數(shù)據(jù)管理中的一個重要方面，它確保數(shù)據(jù)可以在需要時被使用，保證業(yè)務和決策的有效性。?數(shù)據(jù)可用性層級要求

有三個不同層級的要求，第一是數(shù)據(jù)不丟失，第二系統(tǒng)不停機（7×24服務的保障），第三是性能不下降（優(yōu)質(zhì)服務的保障）。?數(shù)據(jù)可用性的內(nèi)容

主要具有五個方面：數(shù)據(jù)的一致性、數(shù)據(jù)的準確性、數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)的時效性、實體的同一性。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)的可用4數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2?新挑戰(zhàn)

（1）海量接入設備的數(shù)據(jù)處理；（2）交易類數(shù)據(jù)高并發(fā)、低延時、高可靠；（3）海量非結構化數(shù)據(jù)存儲，長期保存與價值挖掘；（4）數(shù)據(jù)無縫流動，融合高效地處理與分析；（5）數(shù)據(jù)全生命周期管理，場景化、智能化、降本增效。?新融合

網(wǎng)絡、存儲、計算的超融合。?新發(fā)展

存儲產(chǎn)品，存儲體系結構，高可靠性的架構、組件、系統(tǒng)、解決方案層面等都有大量的創(chuàng)新和發(fā)展。?新基建

國家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略，我國將建設8個國家算力樞紐節(jié)點和10個國家數(shù)據(jù)中心集群。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)的可用4存儲技術的發(fā)展5數(shù)據(jù)和信息的概念任務1

理解數(shù)據(jù)時代的存儲Task1UnderstandingStorageinTheDataAge1數(shù)據(jù)的類型2?圍繞數(shù)據(jù)和存儲兩個關鍵詞，首先介紹了數(shù)據(jù)和信息的概念，厘清數(shù)據(jù)與信息的關系；其次，按照數(shù)據(jù)的結構特征，把數(shù)據(jù)分為結構化、非結構化和半結構化三類；再次介紹了數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)，以及存儲分層的技術機理，存儲的價值，數(shù)據(jù)的可用性內(nèi)涵；最后介紹了存儲技術的面臨的新挑戰(zhàn)和發(fā)展新趨勢，梗概介紹了國家的“東數(shù)西算”新基建戰(zhàn)略。數(shù)據(jù)存儲3數(shù)據(jù)的可用4存儲技術的發(fā)展5任務小結6IT系統(tǒng)的發(fā)展任務2了解IT系統(tǒng)Task2UnderstandingITSystems1?概念

計算機信息系統(tǒng)是由計算機硬件、網(wǎng)絡和通信設備、計算機軟件、信息資源、信息用戶和規(guī)章制度組成的，以處理信息流為目的的人機一體化系統(tǒng)。?組成

宏觀上講，信息系統(tǒng)由人、計算、資源、連接四個要素組成，完成信息的輸入、存儲、處理、輸出和控制功能。IT系統(tǒng)的發(fā)展任務2了解IT系統(tǒng)Task2UnderstandingITSystems1?傳統(tǒng)IT結構的困難?云計算

是分布式計算的一種，是一個可運營、部署迅速、靈活、可回收資源的智能IT系統(tǒng)。云計算可以在任何時間、任何地點，最大限度地向用戶提供包括計算、存儲、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡、軟件、分析和智能分析等服務。?云計算的特征

按需自助服務；無處不在的網(wǎng)絡接入；與位置無關的資源池；快速彈性；按使用付費。?云計算的關鍵技術

包括計算架構、計算硬件和計算軟件等。?云計算的類別

按照運營模式分為私有云、公有云和混合云三類。云計算系統(tǒng)的體系結構2IT系統(tǒng)的發(fā)展任務2了解IT系統(tǒng)Task2UnderstandingITSystems1?是商業(yè)模式和技術理念的統(tǒng)一是一種按需服務的資源使用模式。云計算提供商同樣按照客戶的需求提供相應的服務，收取相應費用。用戶可以使用客戶端按照自己的需求訪問所要的應用。?云計算使用新的計算架構把網(wǎng)絡資源、軟件資源、計算資源和存儲資源等虛擬化成資源池，向用戶（租戶）提供基礎設施即服務（InfrastructureasaService，IaaS）、平臺即服務（PlatformasaService，PaaS）、軟件即服務（SoftwareasaService，SaaS）三種服務模式。云計算系統(tǒng)的體系結構2云計算的服務3IT系統(tǒng)的發(fā)展任務2了解IT系統(tǒng)Task2UnderstandingITSystems1云計算系統(tǒng)的體系結構2云計算的服務3三種云服務與IT系統(tǒng)的層次對照圖IT系統(tǒng)的發(fā)展任務2了解IT系統(tǒng)Task2UnderstandingITSystems1云計算系統(tǒng)的體系結構2云計算的服務3云存儲4?云存儲

是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念，是指通過虛擬化、集群應用、網(wǎng)絡技術或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協(xié)調(diào)工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問功能的一個系統(tǒng)。云存儲的兩種主流技術解決方案：分布式存儲和存儲虛擬化。??分布式存儲

從技術特征上看，分布式存儲分為分布式塊存儲、分布式文件存儲、分布式對象存儲、分布式表存儲四種類型。??存儲虛擬化

把不同接口協(xié)議的物理存儲設備整合成一個虛擬的存儲池，根據(jù)需要為主機創(chuàng)建和提供虛擬存儲卷。任務小結5存儲系統(tǒng)的發(fā)展任務3了解存儲系統(tǒng)Task3UnderstandingStorageSystems1?傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)??直連式存儲（DirectAttachedStorage-DAS）??網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)（NetworkAttachedStorage-NAS）??存儲區(qū)域網(wǎng)絡（StorageAreaNetwork-SAN）?分布式存儲架構

分為C/S（ClientServer）架構、P2P（Peer-to-Peer）架構，以及這兩種架構的綜合架構。?云存儲系統(tǒng)

云存儲系統(tǒng)是由第三方運營商提供的在線分布式架構存儲系統(tǒng)，作為云計算的延伸和重要組件之一，提供了“按需分配、按量計費”的數(shù)據(jù)存儲服務。存儲系統(tǒng)的發(fā)展任務3了解存儲系統(tǒng)Task3UnderstandingStorageSystems1?SNIA共享存儲系統(tǒng)模型定義了4個層次，即存儲設備、塊聚合層、文件/記錄層和應用。存儲系統(tǒng)的組成2存儲系統(tǒng)的發(fā)展任務3了解存儲系統(tǒng)Task3UnderstandingStorageSystems1?文件系統(tǒng)的概念?主要功能??管理和調(diào)度文件的存儲空間，提供文件的邏輯結構、物理結構和存儲方法；??實現(xiàn)文件從標識（文件名）到物理地址（存儲位置）的映射；??實現(xiàn)文件的I/O控制操作和存取操作（文件的建立、存入、讀出、修改、復制、刪除等）；??實現(xiàn)文件信息的共享并提供可靠的文件保密和保護措施等。?類別

一般文件系統(tǒng)和分布式文件系統(tǒng)兩大類。其中，一般文件系統(tǒng)有Windows的NTFS，Linux的Btrfs、Ext4等。分布式文件系統(tǒng)有GFS、HDFS、Lustre、Ceph、MooseFs、FastDfs、MogileFs、GridFs等。存儲系統(tǒng)的組成2文件系統(tǒng)3存儲系統(tǒng)的發(fā)展任務3了解存儲系統(tǒng)Task3UnderstandingStorageSystems1?訪問路徑

在應用和存儲設備之間的數(shù)據(jù)和指令的傳輸通道就是I/O訪問路徑。訪問路徑有物理路徑和邏輯路徑兩類。??物理路徑是數(shù)據(jù)I/O的連接介質(zhì)，主要有本機I/O總線和網(wǎng)絡接口卡（NIC），以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)、FCP通信協(xié)議、存儲設備專用網(wǎng)絡適配器（控制器）等。??邏輯路徑是數(shù)據(jù)I/O的控制和管理，主要包括操作系統(tǒng)調(diào)用接口、文件系統(tǒng)、TCP/IP協(xié)議、網(wǎng)絡文件系統(tǒng)和協(xié)議、存儲卷LUN、設備驅(qū)動程序等。?傳統(tǒng)的三種存儲系統(tǒng)的物理I/O路徑和邏輯I/O路徑：存儲系統(tǒng)的組成2文件系統(tǒng)3存儲I/O訪問路徑4存儲系統(tǒng)的發(fā)展任務3了解存儲系統(tǒng)Task3UnderstandingStorageSystems1DAS存儲系統(tǒng)的組成2文件系統(tǒng)3存儲I/O訪問路徑4NASSAN任務小結5機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?概念

機械硬盤是一種采用磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)隨機存儲設備，數(shù)據(jù)存儲在密封于潔凈的硬盤驅(qū)動器內(nèi)腔的若干個磁盤片上。?組成

機械硬盤包括盤體、控制電路和接口部件。盤體就是一個密封多個盤片和讀寫機構的腔體；控制電路包含硬盤BIOS、主控芯片和硬盤緩存等單元；接口部件包含電源接口、數(shù)據(jù)接口等。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：

機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?采用柱面-磁頭-扇區(qū)（Cylinder-Head-Sector，CHS）方式進行讀/寫數(shù)據(jù)。?讀/寫過程

??硬盤控制器通過OS解碼獲得目標扇區(qū)所在的柱面號、磁頭號和扇區(qū)號（CHS）。硬盤控制器控制磁頭部件步進到相應的柱面，選通相應的磁頭，等待目的扇區(qū)移動到磁頭下。扇區(qū)到來時，硬盤控制器讀出每個扇區(qū)的頭標，把這些頭標中的地址信息與期待檢出的磁頭和柱面號做比較（尋道），然后尋到目的扇區(qū)。??在硬盤控制器找到該扇區(qū)頭標時，根據(jù)其任務是寫還是讀從而決定是寫入還是讀出數(shù)據(jù)和尾部記錄。??在盤片旋轉(zhuǎn)到目標扇區(qū)后，如果是讀數(shù)據(jù)，讀的同時控制器同時計算目標數(shù)據(jù)的校驗碼，然后把校驗碼與已讀出的校驗碼相比較。如果是寫數(shù)據(jù)，控制器計算出此數(shù)據(jù)的校驗碼，與數(shù)據(jù)一起寫入。??結束硬盤操作或斷電，在反力矩彈簧的作用下浮動磁頭會自動駐留到盤面中心。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：

機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?SATA接口

SATA（SerialATA，串行ATA）是ATA接口的串行版本，目前有SATA2（3GB/s）、SATA3（6GB/s）版本。現(xiàn)在絕大多數(shù)的閃盤、硬盤都采用SATA接口。該接口結構簡單，支持熱插拔，傳輸速度快，執(zhí)行效率高，是目前最為廉價和常見的硬盤接口。?小型計算機系統(tǒng)接口（SmallComputerSystemInterface，SCSI）

一種用于計算機及其周邊設備之間的系統(tǒng)級并行接口，有SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3三個版本，主要應用于中、高端服務器和高檔工作站中。SCSI硬盤接口標準更高、讀寫速度更快、數(shù)據(jù)緩存更大、電機轉(zhuǎn)速更高、尋道時間更短、CPU占用率更低并且擁有自己獨立的I/O處理器，所有這些特性使并行SCSI硬盤是硬盤中的速度之王。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：

機械硬盤任務4了解存儲設備Task2UnderstandingStorage

Equipment1?SAS

（SerialAttachedSCSI，串行連接的SCSI）是SCSI的串行連接方式（SCSI-4），它綜合了并行SCSI和串行連接技術的優(yōu)勢，以串行通信協(xié)議為協(xié)議基礎架構，采用SCSI-3擴展指令集和通道合并技術，并兼容SATA設備，支持多層次的存儲設備連接協(xié)議棧。SAS具備目前硬盤通道技術里面的最高接口速率，在接口帶寬、工作性能、可擴展性、組網(wǎng)應用、可靠性等方面，有著突出的優(yōu)勢，尤其適合應用于企業(yè)級系統(tǒng)。?通用串行總線

（UniversalSerialBus，USB）

一種輸入輸出接口的技術規(guī)范。支持熱插拔功能，可連接多種外設，已成為當今計算機與大量智能設備的必配接口。USB最新一代是4.0，傳輸速度為5GB/s。當前使用廣泛的是

USB3.1

Type-C

接口。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：

機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?容量

它是指硬盤能容納信息的大小，單位主要有GB、TB等。?轉(zhuǎn)速

指硬盤主軸馬達的轉(zhuǎn)速，單位是每分鐘多少轉(zhuǎn)（RevolutionsPerMinute，RPM）。典型的數(shù)據(jù)有7200RPM、1000RPM、15000RPM等。?尋道和旋轉(zhuǎn)時間是硬盤磁頭移動到數(shù)據(jù)所在磁道和磁頭移動到數(shù)據(jù)所在扇區(qū)所用的時間，單位為毫秒（ms）。?數(shù)據(jù)傳輸率是硬盤讀/寫數(shù)據(jù)的速度，有外部傳輸率和內(nèi)部傳輸率兩個表征指標，通常說的數(shù)據(jù)傳輸率一般指外部傳輸率。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?可靠性

一般使用平均無故障時間（MeanTimeBetweenFailure，MTBF）來衡量，單位為小時。是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。常見的服務器用硬盤的MTBF一般在100萬小時以上。?命令隊列磁盤控制器對緩沖區(qū)內(nèi)的讀/寫請求命令集按照順序進行分析并重新進行排列，優(yōu)化它們的執(zhí)行序列。由于每次讀/寫旋轉(zhuǎn)中的盤片的某個區(qū)域的數(shù)據(jù)時都需要移動讀/寫磁頭，而通過重新排列這些命令就可以減少磁頭的移動次數(shù)，降低尋道時間和旋轉(zhuǎn)延遲，提高硬盤總體性能。命令隊列有原生命令隊列（NativeCommandQueuing，NCQ）和標記命令隊列（TaggedCommandQueuing，TCQ）兩類，SATA接口標準采用NCQ，SCSI接口標準采用TCQ。結構：讀/寫原理：接口：主要參數(shù)：機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?固態(tài)硬盤（SolidStateDisk，SSD）用固態(tài)半導體閃存作為介質(zhì)制成的硬盤。在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。?組成

固態(tài)硬盤由SSD主控芯片、存儲接口芯片和緩存、NANDFlash存儲芯片、主控電路板及SATA接口組成。固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：機械硬盤任務4了解存儲設備Task2UnderstandingStorage

Equipment1?存儲顆粒的基本存儲單元

NAND存儲顆粒的基本存儲單元是一個可以存儲電荷的浮柵晶體管，根據(jù)浮柵中的電子狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)的0和1。?存儲顆?；敬鎯卧悇e

可以簡單地把閃存顆粒理解成是一個電容加上電壓計的組合。我們也可以把浮柵中電子電壓的感應強度進一步細化，如用有無電壓作為兩個狀態(tài)表示0、1，把電壓值的范圍分為四個值，分別代表00、01、10、11四個狀態(tài)；進而把電壓值的范圍分為八個值，分別代表000、001、010、011、100、101、110、111八個狀態(tài)；十六個值分別代表0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111十六個狀態(tài)。事實上，這個是合理的，也是可以實現(xiàn)的。固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：

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Equipment1固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：

單層存儲顆粒

雙層存儲顆粒

三層存儲顆粒

四層存儲顆粒（Single-LevelCell，SLC）

（Multi-LevelCell，MLC）

（Triple-LevelCell，TLC）

（Quad-LevelCell，QLC）機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?NANDFlash顆粒組成

在一個完整的NANDFlash顆粒中，從宏觀到微觀上的組成元素分別是芯片（Chip）、晶圓（Die，或者LUN）、分組（Plane）、塊（Block）、頁（Page）、基本存儲單元（Cell）。

其中，1個芯片包括多個晶圓，1個晶圓包含多個分組。晶圓是接收和執(zhí)行閃存命令的基本單元。1個分組包含上千個塊，每個分組有獨立的寄存器（Register），即一個頁面寄存器（PageRegister），一個緩存寄存器（CacheRegister）。1個塊包括上百個頁，塊是擦除的基本單位。1個頁一般是4KB或8KB+幾百個字節(jié)的隱藏空間。頁是讀或?qū)懙幕締挝?，基本存儲單元是存儲信息的基本單位，每個可以保存1～4bit。?NANDFlash讀/寫

頁是NANDFlash單次讀寫單位，大小一般為4KB或4KB的倍數(shù)，寫操作只能寫到空的頁，而清除數(shù)據(jù)是以塊為單位的。塊的擦除次數(shù)有壽命限制，超限制就會變成壞塊。固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：

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Equipment1?IOPS

它是每秒的I/O數(shù)量，體現(xiàn)存儲系統(tǒng)性能的最主要指標。在模擬<4KB>頁大小的文件讀寫情況下，現(xiàn)在主流的IOPS都在90KB以上。如果增加SSD，則每秒I/O數(shù)量就可以變多。?帶寬（吞吐量）

是每秒鐘最大吞吐數(shù)據(jù)量的大小，即每秒傳輸多大的數(shù)據(jù)，比如600MB/s。IOPS和帶寬是正相關，和平均每個I/O的大小則可以算出整體每秒數(shù)據(jù)量大小也就是帶寬，即IOPS*I/Osize=帶寬。?介質(zhì)信息

閃存介質(zhì)有SLC、MLC、TLC、QLC等多類，不同的介質(zhì)自身物理特性有較大差異，介質(zhì)的好壞直接影響數(shù)據(jù)存儲的性能和完整性。?延遲

延遲是指完成一次IO請求所需的時間，有寫入延遲和讀出延遲兩類。固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：

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Equipment1?固態(tài)硬盤與傳統(tǒng)機械硬盤相比有很多的優(yōu)勢，如固態(tài)硬盤沒有傳統(tǒng)硬盤復雜的機械結構，因此讀取速度更快，沒有噪聲（0分貝），并且防震抗摔、發(fā)熱低、工作溫度范圍大、便攜等優(yōu)勢。固態(tài)硬盤2結構：讀/寫原理：主要參數(shù)：與機械硬盤的比較：

指

標SSD（固態(tài)硬盤）HHD（機械硬盤）容量小大隨機存取極快一般讀寫次數(shù)SLC:10萬次、MLC:1萬次無限制盤內(nèi)陣列可以很難實現(xiàn)工作噪聲無有數(shù)據(jù)恢復難度大可以恢復防震很好較差重量較輕較重機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?概念

磁帶是一種柔軟的帶狀磁性記錄介質(zhì)，由帶基和磁表面層兩部分組成，帶基多為薄膜聚酯或金屬鋁材料，屬于磁表面存儲器。磁帶存儲器以順序方式存取數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)的磁帶可脫機保存和互換讀出，是一種經(jīng)濟、可靠、容量大、可作為數(shù)據(jù)的長久保存介質(zhì)的存儲設備。?組成磁帶存儲器系統(tǒng)由磁帶機和磁帶控制器兩部分組成。??磁帶機

是以磁帶為記錄介質(zhì)的數(shù)字磁性記錄裝置，由磁帶傳動機構和磁頭等組成，能驅(qū)動磁帶相對磁頭運動，用磁頭進行電磁轉(zhuǎn)換，在磁帶上順序地記錄或讀出數(shù)據(jù)。??磁帶控制器是磁帶機的控制電路裝置，是連接計算機與磁帶機的接口設備，它控制磁帶機執(zhí)行寫、讀、進退文件等操作。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

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Equipment1?類別

磁帶機目前有兩種主流技術，線性記錄技術（Linear/LongitudinalRecording）和螺旋掃描技術（HelicalScan）。磁帶上數(shù)據(jù)記錄的基本單元是磁化元。?線性記錄技術

利用寬闊的磁帶記錄面，多條磁道沿磁帶長度方向平行排列，可以獲得更大面積的存儲空間，通過增加記錄磁軌數(shù)量的方式提升數(shù)據(jù)傳輸率。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

??線性記錄的磁帶主要有三種格式：數(shù)字/超級線性磁帶（DLT/SuperDLT）、開放線性磁帶（LTO）、單一的線性記錄（SLR）。機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?類別

磁帶機目前有兩種主流技術，線性記錄技術（Linear/LongitudinalRecording）和螺旋掃描技術（HelicalScan）。磁帶上數(shù)據(jù)記錄的基本單元是磁化元。?螺旋記錄技術

數(shù)據(jù)在磁帶表面以斜紋狀磁軌記錄數(shù)據(jù)，其磁帶尺寸小巧，記錄密度高，磁帶單向運動。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

??螺旋記錄的磁帶主要有三種格式：8mm格式、數(shù)字音頻磁帶（DAT）、先進智能型磁帶格式（AIT）。機械硬盤任務4了解存儲設備Task4UnderstandingStorage

Equipment1?磁頭

由軟磁材料做鐵芯繞有讀寫線圈的電磁鐵，用于判別磁層中的不同磁化狀態(tài)的裝置。?數(shù)據(jù)寫入

在寫線圈中通過一個方向的脈沖電流時，鐵芯內(nèi)就會產(chǎn)生對應方向的磁通；另一個不同方向的電流同樣能產(chǎn)生對應方向的磁通，不同的磁通可以把磁帶上的磁介質(zhì)磁化成不同的狀態(tài)。這樣，在寫線圈里接通一種方向的電流時，磁通將把磁帶上的磁介質(zhì)磁化成一種狀態(tài)，這種狀態(tài)假設是寫入1時；那么當接通另一種相反方向的電流時，磁化成的另一種狀態(tài)即是寫入0。?數(shù)據(jù)讀出

當磁頭與磁帶作相對運動時，磁帶上不同的磁化狀態(tài)將引起磁頭鐵芯中的磁通發(fā)生變化，從而讓磁頭的讀出線圈感應出相應的電動勢。不同的磁化狀態(tài)，所產(chǎn)生的感應電勢方向不同。這樣，不同方向的感應電勢經(jīng)讀出放大器放大鑒別，就可判知讀出的信息是1還是0。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

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Equipment1?磁帶庫

像自動加載磁帶機一樣的基于磁帶的備份系統(tǒng)，由多個驅(qū)動器、多個槽、機械手臂組成，并可由機械手臂自動實現(xiàn)磁帶的拆卸和裝填。?特點

具有基本的自動備份和數(shù)據(jù)恢復功能；支持多個驅(qū)動器并行工作，也可以幾個驅(qū)動器指向不同的服務器來做備份；數(shù)據(jù)存儲量大，容量可達

PB

級；可實現(xiàn)連續(xù)備份、自動搜索磁帶等；并可在管理軟件的支持下實現(xiàn)智能恢復、實時監(jiān)控和統(tǒng)計，是集中式網(wǎng)絡數(shù)據(jù)備份的主要設備。?應用場景

企業(yè)SAN的一部分；容易完成遠程數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存儲備份，或者通過磁帶鏡像技術實現(xiàn)多磁帶庫備份，是數(shù)據(jù)倉庫、ERP等大型網(wǎng)絡應用的首選存儲設備

。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

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Equipment1?虛擬磁帶庫（VirtualTapeLibrary，VTL）是將硬盤空間虛擬為磁帶空間，使用軟件在邏輯上將硬盤存儲系統(tǒng)虛擬為傳統(tǒng)的磁帶庫，實現(xiàn)和傳統(tǒng)磁帶庫同樣功能的產(chǎn)品。?類別

有純軟件、專用服務器級虛擬磁帶庫、專用控制器級集成虛擬磁帶庫三種方案。?優(yōu)勢

虛擬磁帶庫使用了兼容磁帶備份管理軟件及傳統(tǒng)備份流程，這使得設備的可用性及備份的可靠性得到了大幅提升；性能大幅提高；恢復工作極為簡便；采用基于RAID保護的硬盤陣列；兼容性好；與現(xiàn)有系統(tǒng)集成成本低；用電子化的“機械手”和“磁帶驅(qū)動器”代替了機械磁帶庫中裸露、易損的機械裝置，工作更穩(wěn)定等

。固態(tài)硬盤2磁帶3結構：技術：讀/寫原理：磁帶庫：虛擬磁帶庫：

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Equipment1?光盤是一種利用激光將信息寫入和讀出的高密度存儲介質(zhì)。光盤依賴于光盤驅(qū)動器，它是獨立地對光盤進行信息讀出/寫入的裝置。?記錄載體

光道，光道是一條由內(nèi)向外、連續(xù)的螺旋形線。該線是在盤片制造中形成的，稱之為預刻溝槽，數(shù)據(jù)就是沿著溝槽進行刻錄的。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?數(shù)據(jù)存放

在光道上有一些特定寬度和深度、長短不一的“凹坑”，這些“凹坑”是在刻錄過程中由刻錄機的激光頭將激光束聚焦并按照數(shù)據(jù)要求燒蝕形成的。?光盤物理層次主要分為五層，即塑料基底（E）、數(shù)據(jù)記錄層（D）、反射層（C）、保護層（B）、印刷層（A）。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?刻錄

即數(shù)據(jù)寫入光盤，使用功率較強的激光光源，將激光照射到介質(zhì)表面上，并用輸入數(shù)據(jù)來調(diào)制光的強弱。激光束會使介質(zhì)表面的微小區(qū)域溫度升高，燒蝕產(chǎn)生微小的凹坑，從而改變了介質(zhì)表面的反射性質(zhì)。?讀取

光驅(qū)的激光器發(fā)出的激光束經(jīng)透鏡整形和聚焦后照在磁道上，對光道進行掃描。由于從凹坑和非凹坑反射回來的激光強度不同，在邊沿會發(fā)生突變，這些突變可以通過光驅(qū)的光電檢測器檢測出來，凹坑端部的前沿和后沿代表“1”，其他部分代表“0”，從而讀出“0”“1”信號。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?

存儲容量

分格式化容量和用戶容量。格式化容量是指按某種光盤標準格式化后的容量，當采用不同的格式或采用不同的驅(qū)動程序時，都會有不同的格式化容量。由于格式本身，以及校正和檢索等會占用不少容量空間，所以用戶容量一般比格式化容量要低。?平均存取時間

平均存取時間是在光盤上找到需要讀寫的信息的位置所需要的時間，也就是從計算機向光盤驅(qū)動器發(fā)出命令，到光盤驅(qū)動器可以接受讀寫命令為止的時間。一般取激光頭沿半徑移動全程1/3長度所需的時間為平均尋道時間，盤片旋轉(zhuǎn)一周的1/2時間為平均等待時間，再加上讀寫激光頭穩(wěn)定時間就是平均存取時間。平均尋道時間加上平均等待時間再加上讀寫激光頭穩(wěn)定時間就是平均存取時間。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?

數(shù)據(jù)傳輸率

通過兩個指標表征，第一個是指從光盤驅(qū)動器送出的數(shù)據(jù)率，可定義為單位時間內(nèi)從光盤的光道上傳送的數(shù)據(jù)比特數(shù)，這與光盤轉(zhuǎn)速、存儲密度有關；第二個是指控制器與主機間的傳輸率，它與接口規(guī)范，控制器內(nèi)的緩沖器大小有關。SCSI、USB、SATA、IEEE1394等接口規(guī)范都標定了接口的數(shù)據(jù)傳輸率的大小。?光盤的類別

總體上分成兩類，一類是只讀型光盤，包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一類是可記錄型光盤，包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD＋R、DVD＋RW、DVD-RAM、DoublelayerDVD＋R等。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?

概念

一種帶有自動換盤機構（機械手）的光盤網(wǎng)絡共享設備。?

用戶訪問

在用戶訪問光盤庫時，自動換盤機構首先將光盤驅(qū)動器中的光盤取出并放置到盤架上的指定位置，然后再從盤架中取出所需的光盤并送入光盤驅(qū)動器中。由于自動換盤機構的換盤時間通常在秒量級，因此光盤庫的訪問速度較低。?

應用場合

光盤庫一般用于不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)準聯(lián)機存儲，在多媒體數(shù)據(jù)庫中稱為二級庫。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4結構：刻錄/讀取原理：參數(shù)：光盤庫：

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Equipment1?

固態(tài)混合硬盤（SolidStateHybridDisk，SSHD）是機械硬盤與固態(tài)硬盤的結合體，是機械硬盤的一種形式，在PCB基板上集成了容量較小的閃存顆粒用來存儲常用文件，起到了緩沖作用，減小尋道時間，從而提升效率。傳統(tǒng)的硬盤才是固態(tài)混合硬盤中重要的存儲介質(zhì)。?

應用模式

主要有SSD緩存加速技術和緩存記憶技術兩種。固態(tài)硬盤2磁帶3光盤4固態(tài)混合硬盤5任務小結6存儲虛擬化的概念任務5了解存儲虛擬化Task5UnderstandingStorageVirtualization1?

存儲虛擬化是通過對存儲（子）系統(tǒng)或存儲服務的內(nèi)部功能進行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數(shù)據(jù)的管理與應用、服務器、網(wǎng)絡資源的管理分離，從而實現(xiàn)應用和網(wǎng)絡的獨立管理。?存儲虛擬化將物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離開來。??存儲虛擬化為用戶提供了調(diào)用資源的接口，應用服務器只與分配給它們的邏輯卷打交道，而不用關心其數(shù)據(jù)是在哪個物理存儲實體上。??存儲虛擬化對存儲資源進行了整合和統(tǒng)一管理，所有的存儲資源被虛擬化成一個巨大的“存儲池”。??存儲虛擬化能夠為后續(xù)的系統(tǒng)擴容提供便利，使存儲資源規(guī)模動態(tài)擴大時無須考慮新增的物理存儲資源（如不同型號的存儲設備）之間可能存在的差異。存儲虛擬化的概念任務5了解存儲虛擬化Task5UnderstandingStorageVirtualization1?存儲的虛擬化實現(xiàn)有：基于主機的虛擬化、基于網(wǎng)絡的虛擬化和基于存儲設備/存儲子系統(tǒng)的虛擬化三種方法。存儲虛擬化的實現(xiàn)方法2存儲虛擬化的概念任務5了解存儲虛擬化Task5UnderstandingStorageVirtualization1?存儲的虛擬化實現(xiàn)有：基于主機的虛擬化、基于網(wǎng)絡的虛擬化和基于存儲設備/存儲子系統(tǒng)的虛擬化三種方法。??基于主機的存儲虛擬化由操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件完成，不同操作系統(tǒng)的邏輯卷管理軟件也不相同。??基于存儲設備/子系統(tǒng)的存儲虛擬化在存儲交換機上添加虛擬化功能，對用戶的應用進行優(yōu)化，可以把用戶不同的存儲系統(tǒng)融合成單一的平臺，解決數(shù)據(jù)管理難題，并通過分級存儲實現(xiàn)信息的生命周期管理，從而進一步優(yōu)化應用環(huán)境。??基于網(wǎng)絡的存儲虛擬化通過在存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）中添加虛擬化引擎實現(xiàn)的，主要用于異構存儲系統(tǒng)的整合和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。存儲虛擬化的實現(xiàn)方法2存儲虛擬化的概念任務5了解存儲虛擬化Task5UnderstandingStorageVirtualization1?存儲資源被虛擬化后，用戶可以通過文件、塊和對象三種不同的方式來保存、整理和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲格式。??文件存儲可以簡單理解為分布式文件系統(tǒng)，通常實現(xiàn)了可移植操作系統(tǒng)接口（POSIX），不需要安裝文件系統(tǒng)，直接像NFS/CIFS一樣掛載到操作系統(tǒng)后就可以使用。如NAS、HDFS、CephFS、GlusterFS、OpenStackManila等。??塊存儲提供裸的塊設備服務（如RAID），用戶自己創(chuàng)建分區(qū)、創(chuàng)建文件系統(tǒng)、掛載到操作系統(tǒng)才能用，掛一個塊存儲設備到操作系統(tǒng)，相當于插一個新U盤，它只實現(xiàn)了READ、WRITE、IOCTL等接口功能。SAN、CephRBD、OpenStackCinder等都提供了塊存儲服務。??對象存儲它可以提供Web存儲服務，通過HTTP協(xié)議訪問，只需要Web瀏覽器即可使用，不需要掛載到本地操作系統(tǒng)，實現(xiàn)的接口功能如GET、POST、DELETE等。百度網(wǎng)盤、OpenStackSwift、CephRGW等都提供了對象存儲的訪問服務。存儲虛擬化的實現(xiàn)方法2虛擬化存儲的訪問3任務小結4項目小結ItemSummary感謝使用！Sincerethanks項目2RAID配置Item2

-RAIDConfiguration目錄任務1認識RAID任務2軟件RAID配置任務3主機BIOSRAID配置任務4RAID卡配置項目小結RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?概念

RAID是獨立硬盤冗余陣列，簡稱硬盤陣列。其基本思想就是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個冗余的硬盤陣列組，看起來就像一個單獨的硬盤或邏輯存儲單元。??SNIA官方給出的定義是：RAID是一種硬盤陣列，部分物理存儲空間用來記錄保存在剩余空間上的用戶數(shù)據(jù)的冗余信息。當其中某一個硬盤或訪問路徑發(fā)生故障時，冗余信息可用來重建用戶數(shù)據(jù)。所謂“冗余”就是同一個數(shù)據(jù)（塊）單元被存放在不同的RAID成員硬盤上，只有在數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤、損壞、丟失等特殊情況下才被使用，正常情況下而不被使用，貌似對于系統(tǒng)而言是“冗余”的信息。??由廉價冗余硬盤陣列進化為獨立硬盤冗余陣列。RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID的組成一般由物理硬盤陣列、緩沖器和RAID控制器幾部分組成。?RAID的發(fā)展

目前業(yè)界公認的標準是RAID0～RAID5，除RAID2外的四個等級被定為工業(yè)標準，而在實際應用領域中使用最多的RAID等級是RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6和RAID10。??RAID每一個等級就代表一種實現(xiàn)方法和技術，等級之間并無高低之分。在實際應用中，到底采用哪一個等級的技術，應當根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)應用特點，綜合考慮可用性、性能和成本來選擇合適的RAID等級。RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID的實現(xiàn)方式

有軟RAID、硬RAID以及軟硬混合RAID三種。??軟RAID由操作系統(tǒng)和CPU來完成，沒有獨立的RAID控制/處理芯片和I/O處理芯片?，F(xiàn)代操作系統(tǒng)基本上都提供軟RAID支持，通過在硬盤設備驅(qū)動程序上添加一個軟件層，提供一個物理驅(qū)動器與邏輯驅(qū)動器之間的抽象層。目前，操作系統(tǒng)支持的最常見RAID等級有RAID0、RAID1、RAID10、RAID01、RAID5等。??硬RAID配備了專門的RAID控制/處理芯片和I/O處理芯片及陣列緩沖，不占用CPU資源，但成本很高。硬RAID通常都支持熱交換技術，可以在系統(tǒng)運行時更換故障硬盤。硬RAID有RAID卡和主板上集成的RAID芯片兩種解決方案，服務器平臺多采用RAID卡。??軟硬混合RAID為了節(jié)省成本，采用廉價且處理能力較弱的處理控制芯片，RAID的任務處理大部分還是通過固件驅(qū)動程序由CPU來完成的，性能和成本介于軟RAID和硬RAID之間。RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?

數(shù)據(jù)條帶（DataStrip）是硬盤中進行一次數(shù)據(jù)讀寫的最小單元，可能由一個或多個連續(xù)的扇區(qū)構成。數(shù)據(jù)寫入RAID時會被分成多個數(shù)據(jù)單元來并行寫入多塊（相同規(guī)格的）硬盤中，這些數(shù)據(jù)單元在不同硬盤上的地址相同；數(shù)據(jù)讀取時會并行從多塊硬盤讀取條帶數(shù)據(jù)，最后完整輸出。這種使用大小一致的數(shù)據(jù)單元組織數(shù)據(jù)的方式稱作條帶化。條帶用條帶深度來表示，又叫條帶大小。這個參數(shù)指的是寫在每塊硬盤上的條帶數(shù)據(jù)塊的大小。RAID的數(shù)據(jù)塊大小一般在2～512KB（或更大），其數(shù)值是2的次方，即2KB、4KB、8KB、16KB、64KB等。在同一個陣列中，多個硬盤驅(qū)動器上相同位置（或說相同編號）的條帶我們使用分條（Stipe）來表示，即分條是由同一硬盤柱面上的條帶組成的。關鍵技術2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗：

RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1RAID分條寬度是指同時可以并發(fā)讀或?qū)懙臈l帶數(shù)量。這個數(shù)量等于RAID中的物理成員硬盤數(shù)量。條帶化本質(zhì)上是把連續(xù)的數(shù)據(jù)分割成相同大小的數(shù)據(jù)塊，把每段數(shù)據(jù)分別寫入陣列中的不同硬盤上的一種方法。簡而言之，是一種將多個硬盤驅(qū)動器合并為一個卷的方法。

為什么能夠提高磁盤的I/O性能？關鍵技術2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗：

RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?鏡像（Mirror）同時在硬盤陣列中產(chǎn)生兩個（甚至多個）完全相同的數(shù)據(jù)副本，分布在兩個（甚至多個）不同的硬盤驅(qū)動器組上。提供完全的數(shù)據(jù)冗余能力，當一個數(shù)據(jù)副本失效不可用時，外部系統(tǒng)仍可正常訪問另外的副本，不會對應用系統(tǒng)運行和性能產(chǎn)生影響。鏡像不需要額外的計算和校驗，直接復制即可。鏡像技術可以從多個副本進行并發(fā)同時讀取數(shù)據(jù)，不僅提供更高了數(shù)據(jù)的可用性，也提高了數(shù)據(jù)的的讀I/O性能。寫數(shù)據(jù)是不能并行的，因此寫多個副本會導致I/O性能降低。鏡像技術提供了非常高的數(shù)據(jù)安全性，其代價需要至少雙倍的存儲空間。高成本限制了鏡像的廣泛應用，主要應用于至關重要的數(shù)據(jù)保護。關鍵技術2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗：

RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?數(shù)據(jù)校驗（DataParity）通過算法檢測數(shù)據(jù)錯誤，并在能力允許的前提下進行數(shù)據(jù)重構，用較小的數(shù)據(jù)冗余代價換取了極佳的數(shù)據(jù)完整性和可靠性，為數(shù)據(jù)提供安全性保障。采用數(shù)據(jù)校驗時，RAID要在寫入數(shù)據(jù)的同時進行校驗計算，并將得到的校驗數(shù)據(jù)存儲在RAID的成員硬盤中。校驗數(shù)據(jù)可以集中保存在某個硬盤或分散存儲在多個不同硬盤中。不同RAID等級的校驗實現(xiàn)各不相同。當其中一部分數(shù)據(jù)出錯時，通過反校驗計算，以重建丟失的數(shù)據(jù)。校驗技術相對鏡像技術的優(yōu)勢在于節(jié)省了大量開銷，但由于每次數(shù)據(jù)讀寫都要進行大量的校驗運算，對計算機的運算速度要求很高，所以必須使用硬件RAID控制器。關鍵技術2數(shù)據(jù)條帶：鏡像：數(shù)據(jù)校驗：

RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡單的、無數(shù)據(jù)校驗的數(shù)據(jù)條帶化技術，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫到陣列的不同的硬盤上，第0塊被寫到硬盤0中，第1塊被寫到硬盤1中，依次類推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤組成了一個更大的邏輯硬盤。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡單的、無數(shù)據(jù)校驗的數(shù)據(jù)條帶化技術，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫到陣列的不同的硬盤上，第0塊被寫到硬盤0中，第1塊被寫到硬盤1中，依次類推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤組成了一個更大的邏輯硬盤。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID0是一種簡單的、無數(shù)據(jù)校驗的數(shù)據(jù)條帶化技術，是把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的塊，并把它們寫到陣列的不同的硬盤上，第0塊被寫到硬盤0中，第1塊被寫到硬盤1中，依次類推，直到所有數(shù)據(jù)分布完畢。從系統(tǒng)管理維度看，這些物理硬盤組成了一個更大的邏輯硬盤。??在實際中，RAID0將所在硬盤條帶化后組成大容量的存儲空間，將數(shù)據(jù)分散存儲在所有硬盤中，這實際上不是一種真正的RAID，因為它并不提供任何形式的冗余策略，任何一塊硬盤毀損都將導致整個RAID中的所有數(shù)據(jù)丟失，因此RAID0的可靠性最差。??RAID0具有低成本、極高的讀寫性能、高存儲空間利用率等特性，適用于對速度要求嚴格，但對可靠性要求不高、數(shù)據(jù)保護不重要的應用，如視頻處理、圖像處理、臨時文件的轉(zhuǎn)儲等場合。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來提高可靠性，即每一個工作盤都有一個鏡像盤。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時寫入兩個硬盤中（硬盤1和硬盤2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫入RAID1硬盤組中。寫入時，數(shù)據(jù)會被同時寫入工作硬盤和鏡像硬盤，而讀數(shù)據(jù)時只從工作盤讀出，一旦工作盤發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤調(diào)整為工作盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)。關鍵技術2常用RAID級別3RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來提高可靠性，即每一個工作盤都有一個鏡像盤。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時寫入兩個硬盤中（硬盤1和硬盤2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫入RAID1硬盤組中。寫入時，數(shù)據(jù)會被同時寫入工作硬盤和鏡像硬盤，而讀數(shù)據(jù)時只從工作盤讀出，一旦工作盤發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤調(diào)整為工作盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID1

采用鏡像冗余來提高可靠性，即每一個工作盤都有一個鏡像盤。數(shù)據(jù)塊D0和D1的副本同時寫入兩個硬盤中（硬盤1和硬盤2），其他數(shù)據(jù)塊也以相同的方式（鏡像）寫入RAID1硬盤組中。寫入時，數(shù)據(jù)會被同時寫入工作硬盤和鏡像硬盤，而讀數(shù)據(jù)時只從工作盤讀出，一旦工作盤發(fā)生故障，系統(tǒng)將立即把鏡像盤調(diào)整為工作盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)。??RAID1在數(shù)據(jù)寫入時，響應時間會有所影響，但是讀數(shù)據(jù)的時候沒有影響，因此其讀取性能幾乎與RAID0接近。RAID1提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作硬盤發(fā)生故障，系統(tǒng)會自動從鏡像硬盤讀取數(shù)據(jù)，不會影響用戶工作。??RAID1由于工作硬盤和鏡像硬盤保存了相同的信息，可靠性很高，但是因為其邏輯硬盤的總?cè)萘康扔谒形锢碛脖P容量的一半，所以硬盤的空間利用率僅有50%，成本很高。因此RAID1常用于讀寫性能要求高、對出錯率要求極嚴的數(shù)據(jù)應用場合，關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID10

RAID1+RAID0

，是將鏡像和條帶進行組合的RAID級別，先進行鏡像（RAID1）然后再做條帶（RAID0）。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤容錯和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進行異或運算得到奇偶校驗結果，最后把結果寫到最后一個盤，這個盤是RAID3組的奇偶校驗硬盤。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤容錯和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進行異或運算得到奇偶校驗結果，最后把結果寫到最后一個盤，這個盤是RAID3組的奇偶校驗硬盤。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID3采用單硬盤容錯和并行數(shù)據(jù)傳輸，先采用分條技術將數(shù)據(jù)分塊，然后再將這些塊進行異或運算得到奇偶校驗結果，最后把結果寫到最后一個盤，這個盤是RAID3組的奇偶校驗硬盤。RAID3完好時讀性能與RAID0完全一致，并行從多個硬盤條帶讀取數(shù)據(jù)，性能非常高，同時還提供了數(shù)據(jù)容錯能力。不足是校驗盤很容易成為整個系統(tǒng)的瓶頸，這種情況被稱為RAID3的“寫懲罰”。RAID3會把數(shù)據(jù)的寫入操作分散到多個硬盤上進行，然而不管是向哪一個數(shù)據(jù)盤寫入數(shù)據(jù)，都需要同時重寫校驗盤中的相關信息。因此，對于那些經(jīng)常需要執(zhí)行大量寫入操作的應用來說，校驗盤的負載將會很大，無法滿足程序的運行速度，從而導致整個RAID系統(tǒng)性能下降。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID3和RAID4

RAID4與RAID3的原理大致相同，區(qū)別在于條帶化的方式不同。RAID4按照塊的方式來組織數(shù)據(jù)，寫操作只涉及當前數(shù)據(jù)盤和校驗盤兩個盤，多個I/O請求可以同時得到處理，提高了系統(tǒng)性能。RAID4

按塊存儲可以保單證塊的完整性，可以避免受到其他硬盤上同條帶產(chǎn)生的不利影響。RAID4

提供了非常好的讀性能，但單一的校驗盤往往成為系統(tǒng)性能的瓶頸。對于寫操作，RAID4

只能逐個硬盤進行寫操作，包括寫入校驗數(shù)據(jù)，因此寫性能比較差。而且隨著成員硬盤數(shù)量的增加，校驗盤的系統(tǒng)瓶頸將更加突出。正是由于如上這些限制和不足，所以RAID4在實際應用中很少見，主流存儲產(chǎn)品也很少使用RAID4保護。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，每個RAID成員硬盤同時保存了數(shù)據(jù)和校驗信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫瓶頸或熱點問題。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，每個RAID成員硬盤同時保存了數(shù)據(jù)和校驗信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫瓶頸或熱點問題。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID5

是改進版的RAID3。不同的是，RAID5把校驗數(shù)據(jù)按照循環(huán)的方式有規(guī)律地均勻分布在各數(shù)據(jù)硬盤上，每個RAID成員硬盤同時保存了數(shù)據(jù)和校驗信息，很好地解決了RAID3出現(xiàn)的寫瓶頸或熱點問題。RAID5是最常用的RAID方式之一，是RAID0和RAID1的折中方案。RAID5要求最少三塊硬盤，其中一塊硬盤作為冗余存放校驗數(shù)據(jù)，另外兩塊物理硬盤存放原始數(shù)據(jù)，即該RAID5的有效數(shù)據(jù)空間是兩塊物理硬盤空間的和。RAID5讀取速度和RAID0相同，但寫入速度不及RAID0，因為1/3空間是校驗數(shù)據(jù)。RAID5允許在最多損壞一塊硬盤的情況下實現(xiàn)數(shù)據(jù)完全恢復，安全性比RAID0高出很多。RAID5適合用于對性能和安全有一定要求但又不太高的情況。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID50

是將RAID5和RAID0進行兩級組合的RAID級別，第一級是RAID5，第二級為RAID0。兩個子組被配置成RAID5，這兩個子組再形成RAID0。每個RAID5子組完全獨立于對方。RAID50需要至少六個硬盤，因為一個RAID5組最少需要三個硬盤。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID6

引入了雙重獨立的校驗算法（P和Q校驗算法），它可以保證在陣列中同時出現(xiàn)兩個硬盤失效時，陣列仍能夠繼續(xù)工作，不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。RAID6等級是在RAID5的基礎上為了進一步增強數(shù)據(jù)保護而設計的一種RAID方式，它可以看作是一種擴展的RAID5等級。在RAID6中，每個數(shù)據(jù)塊都會被分成若干個子塊，其中包括數(shù)據(jù)塊本身（例如D0）、P校驗塊（例如P1和Q校驗塊（例如Q1）。P校驗塊是通過對同一分條內(nèi)所有用戶數(shù)據(jù)塊的簡單異或運算得到的；而Q校驗塊需要對用戶數(shù)據(jù)進行GF（“伽羅華域”）變換得出里德·所羅門（ReedSolomon）碼，得到一系列系數(shù)Ki、Kj、Km、…，再通過Q=（Ki⊕數(shù)據(jù)塊1）⊕（Kj⊕數(shù)據(jù)塊2）⊕（Km⊕數(shù)據(jù)塊3）⊕…求出。關鍵技術2常用RAID級別3RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：

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認識RAIDTask1UnderstandRAID1?RAID6

在RAID6的實現(xiàn)中，用戶數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)分布在同一分條的所有硬盤上。當兩個硬盤同時失效時，即可通過求解兩元方程來重建兩個硬盤上的數(shù)據(jù)。下圖展示了五個物理硬盤組成的RAID6原理圖。關鍵技術2常用RAID級別3圖中，P1是通過對D0，D1，D2所在的分條0進行異或操作獲得的，P2是對D3，D4，D5所在的分條1異或操作實現(xiàn)的，其他的分條依次類推。Q1是對D0，D1，D2所在的分條0條進行GF變換再異或操作實現(xiàn)的，Q2是對D3，D4，D5所在的分條1進行GF變換再異或運算，其他的分條也依次類推。RAID0：RAID1：RAID10：RAID3和RAID4：RAID5：RAID50：RAID6：

RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?

每一種RAID硬盤陣列都有它的優(yōu)缺點，選擇適合的RAID主要根據(jù)應用從數(shù)據(jù)可靠性、I/O性能和成本三個方面綜合權衡。關鍵技術2常用RAID級別3RAID應用選擇4RAID

等級RAID0RAID1RAID3RAID5RAID6RAID10技術條帶鏡像專用奇偶校驗條帶分布奇偶校驗條帶雙重奇偶校驗條帶鏡像加條帶容錯性無有有有有有冗余類型無有有有有有熱備份選擇無有有有有有讀性能高低高高高高隨機寫性能高低低一般低一般連續(xù)寫性能高低低低低一般需要硬盤數(shù)n≥12n(n≥1)n≥3n≥3n≥42n(n≥2)≥4可用容量全部50%(n-1)/n(n-1)/n(n-2)/n50%RAID簡介任務1

認識RAIDTask1UnderstandRAID1?大容量

這是RAID的一個顯著優(yōu)勢，它擴大了硬盤的容量?，F(xiàn)在單個硬盤的容量就可以到32TB及以上，這樣RAID的存儲容量就可以達到PB級，大多數(shù)的存儲需求都可以滿足。?高性能

受益于數(shù)據(jù)條帶化技術，RAID將數(shù)據(jù)I/O分散到各個成員硬盤上，從而獲得與單個硬盤相比成倍增長的聚合I/O性能。?可靠性

可用性和可靠性是RAID的另一個重要特征。RAID冗余技術大幅提升了數(shù)據(jù)可用性和可靠性，保證了若干硬盤出錯時，不會導致數(shù)據(jù)丟失，不影響系統(tǒng)的連續(xù)運行。?可管理性

實際上，R