DAWNING繆B詈哭

DAWNING

H技升目*興

2.1RAID的概念

RAID是“RedundantArrayof

InexpensiveDisks”的縮寫，中文意思是廉價

磁盤冗余陣列。

組合小的廉價磁盤來代替大的昂貴磁盤，

以降低大批量數據存儲的費用

采用冗余信息的方式，使得磁盤失效時不

會使對數據的訪問受損失，從而開發出一定水

平的數據保護技術，并且能適當的提升數據傳

輸速度。

DAWNING繆曙光

DAWNING

Hrtn目*興

2.2RAID的特點

捆綁2個或多個獨立物理磁盤成磁盤組（陣列）

邏輯上做為一個大容量的硬盤供操作系統使用

提高系統的讀寫性能

具備容錯性

/曙光

DAWNINGMZDAWNING

HRTn"/央

2.3RAID的級別

?RAID0.RAID5

?RAID1.RAID6

?RAID3.RAID10(RAID0+1)

?RAID50

DAWNING

2.3.1RAIDO

概念:無差錯控制的條帶化陣列,將多塊硬盤連接起來

形成一個容量更大的存儲設備。

DATADISKDRIVERS

DISK#1DISKn

Block1

BlockZ

BlockJ

Block4

Block5

Block6Equallystriped—?

DAWNING

2.3.2RAID1

概念:稱為鏡像，將一個磁盤上的數據完全復制到

另一個磁盤上，百分百的數據冗余.

DISKDRIVERS

DATA

DISK#1DISK#2

c

BlocklBlocklBlockl

.___?

BlocklBlock2Blockl

Mirroring

Block3Block3Block?

—_

Block4Block4Block4

Block5Block5B(ock5

Block6Block6Block6

DAWNING

2.3.3RAID2

概念：

帶明碼校驗的磁盤陣列，這種

RAID模式中,磁盤驅動器的第2的n

次塞磁盤驅動器是專門的校驗盤.

應用比較少.

DAWNING

2.3.4RAID3

概念:采用奇偶校驗技術,需要專門的一塊盤

來存儲校驗位.

DATADISKDRIVERS

■

DISK#1DISK#2DISK#3

Blockl

Block?*

BlockJ

—_

Block4

Block5

Block6Striping

DAWNING

2.3.5RAID4

概念：

帶奇偶校驗碼的獨立磁盤

結構,對數據的訪問按磁盤進行,

一塊專門的奇偶校驗盤存儲校驗

位.應用比較少.

DAWNING勿/DAWNING

2.3.6RAID5

概念:帶分布式奇偶位的條帶，把校驗位信息隨機地分布

到所有的磁盤上，并非用單獨一個盤來存儲校驗位，是目

前應用最廣泛的一種磁盤陣列模式.

DATADISKDRIVERS

cDISK#1DISK#2DISK#3

Blockl

Blockl

>>—__

Blocks

s__

Block4

、---,

Blocks

__,

Block6

DAWNING

2.3.7RAID6

概念:帶有兩種分布式存儲的奇偶校驗碼的獨立磁盤結構,

使用了分配在不同的磁盤上的第二種奇偶校驗的增強性

RAID5.

DATADISKDRIVERS

DISK#1DISK#2DISK#3DISK#4

Block!

BlockZ

BlockJ

Block4

Block5

Block6

Block7

Block8

DAWNING

2.3.8RAID7

概念：

優化的高速數據傳送結構，帶有智能化

實時操作系統和用于存儲管理的軟件工具,

采用非同步方式，配置復雜,實際應用中很

少見.

DAWNING

2.3.9RAID10(RAID0+1)

LogicalDisk

概念：DataisWipedacross

RAID1pairs.DupHcaf*data

i?wrHtenIeeachdrivein

鏡像陣列條?RAID1pak

帶,既具有Raid。

的高性能，又具

有Raidl的安全a

性.

RAH)1AnnyRAID1Array

DAWNING

2.3.10RAID30

概念：

專用奇偶位陣列條帶，有兩組RAID3

的磁盤組成陣列，使用專門的奇偶位，再組

成RAID0,實現跨磁盤抽取數據,配置成本

高，實際應用中比較少見.

DAWNING

DAWNING

M掩H"?#

2.3.11RAID50、60

概念：LogicalDisk

DataandparityaraMriped

acn?BalJRAID5ftnays.

分布奇偶位陣列條Readf?qu?&tscanoccur

shnuhane*uulyan?v?vy

帶,由兩組RAID5、6磁driveinanarray.

盤組成，每組都使用了分

布式奇偶位，兩組RAID5、

6再組建成RAID0模式，

實現跨磁盤抽取數據.

RAD5JRAIDiAn?y

/曙光

DAWNING勿/DAWNING

H?H"/來

本節知識點

1、銷售要知道有這些東西

2、要能正確讀出，并解釋其含義

3、不常用的不要推薦

4、技術要了解并能正確判斷出使用的形式

5、能夠組建配置

6、按要求給出方案

DAWNING

2.4RAID級別的比較（1⑵

RAIDORAID1RAID2RAID3RAID4RAID5

條帶陣列鏡像陣列帶海明碼校驗磁專用校驗條專用校驗條分散校驗條

名稱

盤陣列帶陣列帶陣列帶陣列

允許故障否是是是是是

冗余類型無副本校驗校驗校驗校驗

熱備用操作不可可以可以可以可以可以

磁盤數量2+2+（偶數）3+3+3+3+

可用容量最大最小較小中間中間中間

減少容量無50%不定1個磁盤1個磁盤1個磁盤

高（盤的數中間大數據量高，小百同高高

讀性能

量決定）數據量低

安全性最差最好較好好好好

無故障的迅允許故障的大容量數據存儲允許故障的允許故障的允許故障的

典型應用速讀寫小文件、隨大文件、連大文件、連小文件、連

機數據寫入續數據傳輸續數據傳輸續數據傳輸

DAWNING

2.4RAID級別的比較（2/2）

RAID6RAID7RAID10RAID30RAID50.60

分布存儲的奇偶校優化的高速數據跨越鏡像陣跨越專用校跨越分散校驗陣列

名稱

驗碼建立磁盤結構傳送磁盤結構列驗陣列

允許故障是是是是是

冗余類型校驗校驗副本校驗校驗

熱備用操作不可可以可以可以可以

磁盤數量4+3+4+6+6+、8+

可用容量較小較大最小中間中間

每個陣列中2個磁每個陣列中個50%每個陣列中每個陣列中個磁

減少容量11

盤磁盤1個磁盤盤（2個磁盤）

讀性能較低較高中間高高

安全性好較好較好較好好

要求數據安全性較大容量復雜數據允許故障高允許故障高允許故障高速度小

高的應用存儲速度小文件、大文件、連文件、連續數據傳

典型應用

隨機數據寫續數據傳輸輸

入

DAWNING

2.5RAID的實現方式

?軟件RAID方式

?硬件RAID方式

?零通道RAID

DAWNING

2.5.1軟件RAID

軟RAID(software-basedRAID)是基于軟件的

RAIDo由于現在的很多服務器操作系統都集成

了RAID功能。比如MicrosoftWindowsNT,

Windows2000,Windows2003,NovellNetware

和Linux。

軟件RAID集成于操作系統，有比較低的始投

資，但是它的CPU占用率非常高，并且只有非常

有限的陣列操作功能。大多數情況下，由于軟件

RAID是在操作系統下實現RAID,軟RAID不能

保護系統盤。亦即系統分區不能參與實現RAID。

DAWNING

勿/DAWNING

H?il17**

2.5.2硬件RAID

硬RAID是通過硬件方式實現的一

種RAID方式，有專門的硬件來進行

RAID的計算，管理等，常見的RAID

卡，以及控制器等方式的RAID方式都

屬于硬RAID方式，它的優點很多，占

用CPU資源少，熱插拔，管理方便等,

相對軟件RAID方式，成本較高。

DAWNING

2.5.3零通道RAID

一種把初級的RAID功能附加給

SCSI或者SATA卡而產生的產品。它是

基于硬和軟RAID之間的一種產品。它把

軟件RAID功能集成到了產品的固件上，

從而提高了產品的功能和容錯能力。一

般情況下它可以支持RAIDO和RAID1,

有的可以支持更高級的RAID。

DAWNING繆麟

M嫂H口次興

2.6RAID卡

概念：RAID卡就是用來實現RAID功能的板卡，通常是

由I/O處理器、SCSI控制器、SCSI連接器和緩存等一系

列零組件構成的。

DAWNING

2.6.1RAID卡接口技術

目前主流接口類型:

?IDE接口

?SCSI接口

?SATA接口

?SAS接口

DAWNING

勿/DAWNING

IDE接口

IDE即IntegratedDriveElectronics,它的本意是指

把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅動器，我們常

說的IDE接口，也叫ATA

(AdvancedTechnologyAttachment)接口，也叫

PATA.

?并行方式傳輸

?傳輸距離受限,不超過0.4米

?連接方式有主從之分

?不支持熱插拔

?線纜比較寬，不利于散熱

DAWNING

SCSI接口(1/3)

SCSI直譯為小型計算機系統專用接

口(SmallComputerSystemInterface)

是一種連結主機和外圍設備的接口，

支持包括磁盤驅動器、磁帶機、光驅、

掃描儀在內的多種設備。它由SCSI控

制器進行數據操作，SCSI控制器相當

于一塊小型CPU,有自己的命令集和

緩存。

DAWNING繆曙興

勿/DAWNING

H?il17**

SCSI接口(2/3)

名稱標準規范出現年份理論帶寬關鍵特性

SASI1979SCSI雛形

SCSI-1SCSI-11986-2MB/s開步；8位

SCSI-2SCSI-21989lOMB/s同步；16位

SCSI-3分離指令集，傳輸協議與物理接口脫離，成為獨立標準

Fast-WideSPI/SIP199220MB/S

UltraFast-20附加標準199540MB/S

Ultra2SPI-2199780MB/S低壓差分機制

Ultra3SPI-31999160MB/S附加校驗

Ultra320SPI-42001320MB/S分包機制；

QAS

DAWNING

SCSI接口(3/3)

?并行數據傳輸

?支持多設備,1個通道可以支持16個設備

?SCSI設備的CPU占用率極低，確實在多任

務系統中占有著明顯的優勢。

?SCSI設備還具有智能化，SCSI卡自己可對

CPU指令進行排隊，這樣就提高了工作效率。

在多任務時硬盤會在當前磁頭位置，將鄰近

的任務先完成，再逐一進行處理。

DAWNING

SATA接口(1/2)

SATA是由PATA發展而來的，SATA

是SerialATA的縮寫，即串行ATA。這

是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤

接口類型，由于采用串行方式傳輸數

據而得名。

DAWNING繆B詈哭

勿/DAWNING

H?il17**

SATA接口（2/2）

?SerialATA技術采用點對點的傳輸協議，不存

在主從問題，這樣每個驅動器硬盤能夠獨享帶寬

?SerialATA采用七針數據線纜,主要有四個針腳,

第一針發送信號，第二針接收信號，第三針供應

電源，第四針為地線。長度可以達到1米。

?接插簡單，支持熱插拔

?內置數據校驗技術.串行ATA技術在傳輸總線的

兩端都引入了全新的CRC（循環冗余校驗）保

護系統，增加了數據傳輸的可靠性。

DAWNING《曙光

DAWNING

Hrtn目*興

SAS接口(1/2)

SAS技術是由SCSI技術發展而來的，SAS是

SerialAttachedSCSI的縮寫，即串行連接SCSI。

2001年11月26日，Compaq、IBM、LSI邏輯、

Maxtor和Seagate聯合宣布成立SAS工作組，其

目標是定義一個新的串行點對點的企業級存儲設

備接口。它綜合了現有并行SCSI和串行連接技術

（光纖通道、SSA、IEEE1394及InfiniBand等）

的優勢，以串行通訊為協議基礎架構，采用

SCSI-3擴展指令集并兼容SATA設備，是多層次

的存儲設備連接協議棧。

DAWNING

SAS接口(2/2)

?串行傳輸方式

?向下兼通SATA

?采用8b/10b編碼

?擴展性能好

?SAS技術的全雙工模式，可以使設備

在同一時間內能夠以雙方向傳輸數據.

DAWNING曙光

DAWNING

2.6.2RAID卡的主要廠商

?Adaptec(Sadaptec

?LSILSILOGIC

?建邦Tekrm

?PROMISEPRo>tistr

DAWNING繆麟

M嫂H口次興

27磁盤陣列(1/9)

磁盤陣列的特性:

1、增大存儲空間

2、提高讀寫性能

3、具有容錯性

磁盤陣列的以上特性通過RAID技術來實現

DAWNING

27磁盤陣列(2/9)

磁盤陣列的主要組成部分

DAWNING繆曙光

DAWNING

,.■■HrtU17**

2.7磁盤陣列（3/9）

磁盤陣列控制器

概念：

控制器在磁盤陣列中啟著核心作

用,RAID技術的實現,以及數據的調用管理

都有它來負責，是一個磁盤陣列的心臟.

DAWNING

2.7磁盤陣列(4/9)

磁盤陣列分類

7?按尺寸盤位

?按主機接口

?按存儲介質

DAWNING

2.7磁盤陣列(5/9)

磁盤陣列主機接口

SCSI

SAS

FC

ISCSI

INFINIBAND

PCI-E

DAWNING

2.7磁盤陣列(6/9)

磁盤陣列磁盤通道

SCSI

SATA

SAS

FC

DAWNING

2.7磁盤陣列（7/9）

磁盤陣列常用參數

控制器數量

處理芯片（處理器）

Cache大小

一電池保護

主機接口數量及帶寬

一磁盤通道數量及帶寬

lops

2尺寸及盤位數

擴展性能

支持的RAID級別

DAWNING

2.7磁盤陣列（8/9）

磁盤陣列高級功能

Lunmasking功能

-快照功能

卷拷貝功能

遠程鏡像功能

DAWNING

2.7磁盤陣列（9/9）

磁盤陣列控制器結構圖（舉例）

Alt.Controller

LoopSwitch

8

En」"=5

SsM

8oS

>od

」uo

po

(D!

siO

占-H

S

S

C,5DriveInterfaces

Alt.Controller

FCChip

EthernetIEthernet

IRJ45

-------------------------------------------RJ45

DAWNING

2.8RAID卡與磁盤陣列的區別

RAID卡磁盤陣列

形態-PCI插卡scsi設備

OS支持OSDriverBIOS識別/SCSI

SCSI通道|僅為磁盤通道磁盤通道+主機通道

獨立露彳衣賴主機完全獨立

冗余性！僅磁盤冗余磁盤/電源/風扇冗余

配置二'［僅配置磁盤配置磁盤+Map

加腳面—軟件界面―「LCD界面

價格相對廉價較貴

DAWNING勿/DAWNING

2.9RAID卡與磁盤陣列產品舉例（1/2）

產品介紹：AdaptecSCSI

RAID2130sLp卡

?單通道Adaptec2130SUltra320PCI-XSCSI

RAID控制器

?最大可接入塊硬盤意

15

?PCI-X接口，64-biV133MHz

?內外各有一個一個68針高密scsi接口，來連接

硬盤

?支持Q1,10,5,50,JBOD

?AdaptecStorageManager管理軟件，方便

raid的管理

DAWNING/曙光

DAWNING

..>.■_▲■*曾.H技計目4：興

2.9RAID卡與磁盤陣列產品舉例(212)

產品介紹：曙光

DS6310

?2U,16盤位

?IBMPowerPC750cxe處理器,

專用硬件異或處理芯片

?Cache最大支持2GB

?Raid0,1,0+1,3,5,

10,30,50

?主機通道2個320MB/sSCSI

?磁盤通道2個320MB/sSCSI

?最大容量3.6TB

DAWNING

目錄

?1存儲的發展和歷史

?2RAID技術

?3主流存儲架構

-3.1DAS架構

-3.2NAS架構

-3.3SAN架構

-3.4ISCISSAN

-3.5存儲架構對比

/曙光

DAWNINGMZDAWNING

HRTn"/央

3主流存儲架構

?DAS架構

?NAS架構

?SAN架構

?ISCSISAN架構

DAWNING繆詈哭

勿/DBAWNING

3.1DAS架構(1/4)

DAS是DirectAttachedStorage的

縮寫，即“直接連接存儲”。它是指

將外置存儲設備通過連接電纜，直接

連接到一臺計算機上。采用直接外掛

存儲方案的服務器結構如同PC機架構,

外部數據存儲設備采用SCSI技術，或

者FC(FibreChannel)技術，直接掛接

在內部總線上的方式，數據存儲是整

個服務器結構的一部分。

DAWNING

DAWNING

3.1DAS架構(2/4)

結構示意:

Application

Server

FileSystem

SCSI,FC

/曙光

DAWNINGMZDAWNING

HRTn"/央

3.1DAS架構(3/4)

結構特點：

_?直連方式

?基于塊設備級的訪問模式

?擴展性差

?資源浪費

?不宜集中管理

DAWNING繆麟

M嫂H口次興

3.1DAS架構(4/4)

適用范圍:

?小型網絡，成本較低

?地理位置特別分散的網絡

?特殊應用的服務器

DAWNING繆曙光

DAWNING

Hrtn目*興

32NAS架構(1/4)

NAS系統擁有一個專用的服務器，服

務器上安裝著一個優化的文件系統和“瘦”

操作系統，其作用類似于一個專用的文件服

務器。這種專用文件服務器去掉了通用服務

器原有的大多數計算功能，僅僅提供文件系

統功能，用于存儲服務。而且，NAS系統中

的核心操作系統是經過特殊定制的，專門服

務于文件請求且與主要的網絡環境兼容。

DAWNING

DAWNING

3.2NAS架構（2/4）

結構示意:

1〕

Application

Server

FileS}rstemFileSystem

RAIDRAID

Bs

DAWNING繆B善失

MZDAWNING

HMit0/任

32NAS架構（3/4）

特點：

一?集中數據管理

?基于文件級，異構平臺的數據共享

?獨立于操作平臺，不同類的文件共享

(NFS,CIFS)

?真正的即插即用

?存儲系統部署簡單

?存儲設備位置靈活

?管理容易且成本較低

?瀏覽器界面的操作/管理

?存儲性能較低(通過網絡存儲備份)

?投資成本較高而可靠度不高

DAWNING

3.2NAS架構(4/4)

適用范圍：

?小型局域網絡,廣域網

?郵件系統、辦公0A,校園網，文檔歸

檔,VOD等

?異構平臺共享

?對性能要求不是極高的應用

,基于文件系統，不適合數據庫應用

DAWNING繆B詈哭

勿/DAWNING

3.3SAN架構

所謂的SAN(storageareanetwork),即存儲區

域網絡，是指在網絡服務器群的后端，采用光纖通

道等存儲專用協議連接成高速專用網絡，使網絡服

務器與多種存儲設備直接連接。

SAN的最大特點就是可以實現網絡服務器與存

儲設備之間的多對多連接，而且，這種連接是本地

的高速連接。

SAN架構的優勢在于：強大的擴展性、多種存

儲設備的集中和新架構支撐下的新型數據應用方式。

DAWNING

3.3.1FibreChannel(1/2)

FibreChannel(FC)是1994年由ANSI

標準化組織制訂的一種適合于千兆位數據傳

輸通信的成熟而安全的解決方案。

FibreChannel與傳統的SCSI技術相比,

除了提供更高的數據傳輸速度，更遠的傳輸

距離，更多的設備連接支持，更穩定的性能,

更簡易的安裝以外，最重要的是為SAN的

發展提供了廣闊的天地.

DAWNING勿/DAWNING

3.3.1FibreChannel(2/2)

FibreChannel有三種拓撲結構：

?點對點(Point-to-Point)-兩個設備之間互連

?仲裁環(Arb讓ratedLoop)-最多支持126個設備互

連，形成一個仲裁環

?交換式Fabric(Sw讓chFabric)-最多1千6百萬個設

備互連

DAWNING

DAWNING

3.3.2FCSAN(1/3)

結構示意:

Application

Server

FileSystem

RAIDRAID

光纖交換機

存儲

/曙光

DAWNINGMZDAWNING

HRTn"/央

3.3.2FCSAN(2/3)

特點：

八.?基于設備塊級的訪問模式

?擴展性好

一?易于集中管理

?高可靠性、可用性、可維護性

?負載均衡

?傳輸效率高，低延遲

?成本高

DAWNING

3.3.2FCSAN(3/3)

適用范圍：

?大型網絡

-?實現對分散數據高速集中備份的企

業、以及數據在線性要求高的企業等。

?傳輸效率要求極高的應用，可靠性高

的

?遠程災備，異地備份

DAWNING

3.4ISCSISAN(1/6)

ISCSI是一種基于開放的工業標

準，通過它可以用TCP/IP對SCSI（小

型計算機系統接口-一種數據傳輸的

公共協議）指令進行封裝，這樣就可

以使這些指令能夠通過基于IP（以太

網或千兆位以太網）“網絡”進行傳

輸。

DAWNING

3.4ISCSISAN(2/6)

ISCSI結構圖:

DAWNING繆B詈哭

勿/DAWNING

3.4ISCSISAN(3/6)

ISCSI的連接方式：

?以太網卡+軟件方式

主機端采用標準的以太網卡，安裝Initiator軟件，通過Initiator軟件將以太

網卡虛擬為ISCSI卡，實現主機和iSCSI設備之間的SCSI協議和TCP/IP協議傳輸

功能。這種方式由于采用標準網卡，無需額外配置適配器，因此硬件成本最低。

缺點是進行ISCSI包文和TCP/IP包文轉換要點主機端的一部分資源。

?硬件TOE網卡實現方式

主機采用TOE(TCP/IPOffloadingEngine)網卡來連接網絡，TCP/IP協議棧功

能由TOE卡完成，而iSCSI層的功能仍舊由主機來完成。

?iSCSIHBA卡實現方式

使用iSCSI存儲適配器來完成服務器中的iSCSI層和TCP/IP協議棧功能。這種方

式使得服務器CPU無需考慮iSCSI以及網絡配置，對服務器而言，iSCSI存儲器

適配器是一個HBA設備，與服務器采用何種操作系統無關。該方式性能最好，

但是價格也最為昂貴。

DAWNING

3.4ISCSISAN(4/6)

iSCSI

網卡

網絡交換機

llllllllllllll

llllllllllllll

磁盤陣列磁帶庫

DAWNING————《曙光

MZDAWNING

盟技計中，興

3.4ISCSISAN(5/6)

特點：

?基于設備塊級的訪問模式

?構建所需成本低，可以利用現存網絡

?易于部署

?便于管理

?性能受網絡帶寬限制

/曙光

DAWNINGMZDAWNING

HRTn"/央

3.4ISCSISAN(6/6)

適用范圍：

?局域網,廣域網

?性能要求不是太高，分級存儲

?實現異地間的數據備份及容災