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1、Inspur group,存储技术基础介绍,浪潮信息技术推进部,目 录,存储是什么？,把钱或物等积存起来。清会典事例户部库藏,数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。Baidu,用于储存信息的设备。通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存放。Wikipedia,存储产品的发展史,数据脱离Server，存储单独发展,数据的集中管理需求，SAN出现,非结构化数据的增长需求，NetApp推出第一款NAS,IP技术的成熟，低成本IPSAN出现,存储产品的发展历程就是数据保存、应用发展的过程,IBM推出第一款HDD,常见存储设备的分类,按控制器数量分,按主机接口的类型分,JBO
2、D：AS300J、AS500J、FF4G16单控制器存储：AS500N2、AS500N6、AS510N双控制器存储：AS500G、AS500H、AS510H、AS1100H、AS8000,iScsi：如AS500N2、AS510N、AS500N6FC：AS500G、AS500H、AS510H、AS1100H,目 录,存储的架构分类,DAS(Direct Attached Storage)直接挂接存储SAN(Storage Area Network)存储区域网络（包括FC SAN、IP SAN）NAS(Network Attached Storage)网络挂接存储,DAS(Direct Atta
3、ched Storage),存储设备（RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库）直接连接到服务器；传统的、最常见的连接方式，容易理解、规划和实施；没有独立操作系统，不能提供跨平台的文件共享，各平台下数据需分别存储；各DAS系统之间没有连接，数据只能分散管理；备份软件不能离开服务器支持；DAS的前期投资比较少；,文件服务器,存储设备,应用服务器,存储设备,数据库服务器,存储设备,LAN,数据流,数据流,数据流,SAN(Storage Area Network),高可用性，高性能的专用存储网络，用于安全的连接服务器和存储设备并具备灵活性和可扩展性；SAN对于数据库环境、数据备份和恢复存在巨大的优势；S
4、AN是一种非常安全的，快速传输、存储、保护、共享和恢复数据的方法。SAN是独立出一个数据存储网络，网络内部的数据传输率很快，但操作系统仍停留在服务器端，用户不直接访问SAN的网络；SAN关注磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构；,文件服务器,应用服务器,存储设备,LAN,数据流,SAN,存储设备,存储设备,数据流,NAS(Network Attached Storage),NAS本身装有独立的OS，通过网络协议可以实现完全跨平台共享，支持WinNT、Linux、Unix等系统共享同一存储分区；NAS可以实现集中数据管理；一般集成本地备份软件，可以实现无服务器备份功能；NAS系统的前期投入相对
5、较高。NAS内每个应用服务器通过网络共享协议（如：NFS、CIFS）使用同一个文件管理系统；NAS关注应用、用户和文件以及它们共享的数据；磁盘I/O会占用业务网络带宽。,文件服务器,应用服务器,NAS存储设备,LAN,数据流,数据流,存储网络的三种形态比较,目前市场上存储设备的硬件组成,Title,控制器,硬盘,风扇,Cache,电源,BBU,Page 13,存储设备的控制器组成,RAID控制器+磁盘通道+监控设备,总线,CPU Bus Master,总线,控制器,控制器,FLash,Memory,RAID控制器,硬盘设备,主机通道,磁盘通道,XOR,存储的双控制器,主机,HBA,光纤信道,连
6、到以太网,两个独立的控制器，具有自动故障切换功能，可防止一个控制器或者一条光纤链路故障,HBA,光纤信道,存储缓存保护技术,Cache电池,阵列内置UPS,三种常见控制器Cache保护设计,cache电池保护,内置UPS保护,外置UPS保护,阵列外置UPS,RAID,RAID（Redundant Array of Independent Disks）：独立冗余磁盘组。其基本思想就是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的硬盘。,RAID,提升磁盘I/O速率,数据容错,RAID的数据组织方式,D7,D4,D1,驱动器2,D6,D3,D0,驱动器
7、1,D8,D5,D2,驱动器3,条带2(strip),条带1(strip),条带0(strip),磁盘上的数据分块,磁盘上的数据分块,磁盘上的数据分块,分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，这些块称为分块。它是组成条带的元素。,条带：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”（或者说是相同编号）的分块。,RAID级别分类,RAID0RAID1RAID3RAID5RAID6RAID10,RAID 0的工作原理,D4,D2,D0,驱动器1,D6,D5,D3,D1,驱动器2,D0,D1,D2,D3,D4,D5,条带2,条带1,条带0,各磁盘上的数据块,各磁盘上的数据块,无差错控制的条
8、带化阵列,D2,D1,D0,D5,D4,D3,D0,逻辑磁盘,RAID 0小结,RAID 1的工作原理,镜像结构的阵列,D2,D1,D0,D2,逻辑磁盘,D2,D1,D0,驱动器1,驱动器2,D0,D1,D2经过镜像器,D2,D1,D0,RAID 1小结,RAID组合RAID 1+0,D0,D2,D4,D0,D2,D4,D1,D3,D5,D1,D3,D5,磁盘镜像器,磁盘镜像器,D0,D1,D2,D3,D4,D5,RAID 10是将镜像和条带进行组合的RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做RAID 0。RAID 10也是一种应用比较广泛的RAID级别。,物理磁盘1,物理磁盘2,物理磁盘3
9、,物理磁盘4,磁盘故障,磁盘故障,读取数据,RAID 1+0小结,RAID 3的工作原理,D7,D4,D1,驱动器2,D6,D3,D0,驱动器1,D8,D5,D2,驱动器3,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,P3,P2,P1,校验驱动器,校验码生成,带奇偶校验码的并行阵列,RAID 3小结,RAID 5的工作原理,分布式奇偶校验码的独立磁盘结构,D4,P1,D1,驱动器2,P2,D2,D0,驱动器1,D5,D3,P0,驱动器3,D0,D1,D2,D3,D4,D5,RAID 5小结,Q5,D9,RAID 6的工作原理,P1,D3,D6,D12,D10,Q1,P2,D7,D13
10、,D11,D0,Q2,P3,D14,P4,D1,D4,Q3,P5,Q4,D2,D5,D8,驱动器1,驱动器2,驱动器3,驱动器4,驱动器5,条带0,条带1,条带2,条带3,条带4,RAID6需要计算出两个校验数据P和Q，当有两个数据丢失时，根据P和Q恢复出丢失的数据。校验数据P和Q是由以下公式计算得来的：P=D0 D1 D2 Q=(D0)(D1)(D2),RAID 6小结,常用RAID比较,HotSpare-热备盘,所谓热备份是在建立RAID磁盘阵列系统的时候，将其中一磁盘指定为热备磁盘，此热备磁盘在平常并不操作，当阵列中某一磁盘发生故障时，热备磁盘便取代故障磁盘，并自动将故障磁盘的数据重构在
11、热备磁盘上。热备盘分为：全局热备盘和局部热备盘全局热备盘：针对整个磁盘阵列，对阵列中所有RAID组起作用。局部热备盘：只针对某一RAID组起作用。因为反应快速，加上快取内存减少了磁盘的存取，所以数据重构很快即可完成，对系统的性能影响不大。对于要求不停机的大型数据处理中心或控制中心而言，热备份更是一项重要的功能，因为可避免晚间或无人守护时发生磁盘故障所引起的种种不便。,Raid阵列重构过程,D5,D3,D1,驱动器2,D4,D2,D0,校验驱动器,D0,D1,D2,D3,D4,D5,P3,P2,P1,热备盘驱动器,D0,D2,D4,驱动器1,RAID级别的选择,性能,可靠性,成本,RAID0,R
12、AID6,RAID5（3）,RAID10,RAID1,目 录,存储设备的高级功能,存储设备常用软件,备份基础知识,容灾基础知识,快照软件存储自动分层多路径冗余自动精简配置重复数据删除,备份的基本概念备份策略介绍备份类型介绍,容灾的基本概念容灾的国家标准容灾的常用技术,快照与克隆,Snapshot/Clone(http:/www.snia.org/dictionary)A fully usable copy of a defined collection of data that contains an image of the data as it appeared at the point
13、in time at which the copy was initiated.A snapshot may be either a duplicate or a replicate of the data it represents.快照/克隆是特定数据集的一个可用拷贝，该数据集包含源数据在拷贝点的静态映象；快照可以是数据再现的一个副本或者复制。快照和克隆的区别:快照比较节省空间，但依赖源数据；快照预留空间通常只占源数据的20%左右克隆是源数据在某个时间点的一份完整拷贝，所需空间和源数据一样大小，克隆不依赖源数据,存储自动分层（Easy Tiering）,第 1 层,第 2 层,第 3 层,
14、20%的数据占资料活动量的 80%基于不断变化的需求自动移动和放置数据；数据写入性能最高的第 1 层；将活动频度较低的数据迁移到下面的分层；如果活动频度提高，再迁回到上面的分层；,多路径冗余I/O,主机中能够将对存储设备的I/0请求定向到多条访问路径上的设施和机制。多路径I/O要求必须使用除总线地址之外的方法来唯一标识设备。多路径访问技术主要用于访问链路故障切换和负载均衡。,自动精简配置,用最低的成本存储最多的数据,价值优势：允许用户创建灵活卷，以大于实际物理空间的容量，可在后期追加物理容量，使容量规划的效率更高不浪费空间，仅当写入数据才占用空间，降低存储系统的采购成本节省电能和机房空间，降低
15、热量的排放，高效低碳,用最低的成本存储最多的数据,价值优势：允许用户创建灵活卷，以大于实际物理空间的容量，可在后期追加物理容量，使容量规划的效率更高不浪费空间，仅当写入数据才占用空间，降低存储系统的采购成本节省电能和机房空间，降低热量的排放，高效低碳,Physical Storage:1TB Total,Volumes:2TB,1 TB,300 GB,50GB,150GB,100GB,200 GB,200 GB,自动精简配置是一项新的容量分配的技术，不会一次性的划分过大的空间给某项应用，而是根据该项应用实际所需要的容量，多次的少量的分配给应用程序，当该项应用所产生的数据增长，分配的容量空间已不
16、够的时候，系统会再次从后端存储池中补充分配一部分存储空间。,重复数据删除,重复数据删除是一种数据缩减技术，通常用于基于磁盘的备份系统，旨在减少存储系统中使用的存储容量。它的工作方式是在某个时间周期内查找不同文件中不同位置的重复可变大小数据块，重复的数据块用指示符取代。,重复数据删除的优势：节约存储空间，降低成本降低网络负载，提高备份效率加快数据恢复，降低风险,存储设备的高级功能,存储设备常用软件,备份基础知识,容灾基础知识,快照软件存储自动分层多路径冗余自动精简配置重复数据删除,备份的基本概念备份策略介绍备份类型介绍,容灾的基本概念容灾的国家标准容灾的常用技术,备份技术基础知识概念,备份是指利
17、用备份软件把数据从磁盘备份到磁带进行离线保存。1.备份方式支持每次针对增量数据进行保护、可以制定策略自动完成，并且可以对正在使用的数据（如注册表）进行保护 2.备份数据是磁带格式，不能被应用系统直接访问3.备份过程中，应用系统的性能、带宽等都会受影响,备份窗口：Backup Window是一个时间概念，即一个工作周期内留给备份系统进行备份的时间长度。业务连续性要求越高，备份窗口就会越小,备份窗口与RPO的关系业务连续性越高(比如7x24小时的应用)，备份窗口与业务连续性的矛盾就越突出,备份技术基础知识备份窗口,备份技术基础知识备份策略,全备份：是对数据的完全备份增量备份：是对上次全备份或者增量
18、备份后被修改了的文件做备份优点是备份数据量小，需要的时间短缺点是恢复的时候需要多份备份数据，出问题的风险较大,差量备份：是备份自上次全备份后被修改过的文件优点是恢复速度相对较快，因为只需要两份磁带最后一次完全备份和最后一次差量备份缺点是每次备份需要的时间较长,备份技术基础知识Lan备份,LAN,Win,Lin,备份服务器,存储,客户端,主模块,服务器,存储,备份软件,备份用户通过通过LAN共享和备份服务器相连的备份设备对备份工作集中管理,备份技术基础知识 Lan-Free备份,LAN,SAN,Win,Lin,备份服务器,存储,带库,引入SAN，提高数据块的传输速率备份数据流和业务数据流的分离容
19、易扩展备份容量,存储设备的高级功能,存储设备常用软件,备份基础知识,容灾基础知识,快照软件存储自动分层多路径冗余自动精简配置重复数据删除,备份的基本概念备份策略介绍备份类型介绍,容灾的基本概念容灾的国家标准容灾的常用技术,数据中心正面临,只有6%的企业继续营业！,惊人的数据，提醒我们需要对进行必要的数据保护建设我们的灾备系统,51%的企业两年之后倒闭,43%的企业无法营业,容灾基础知识概念,容灾（灾备）就是为了灾难恢复而对数据、数据处理系统、网络系统、基础设施、专业技术支持能力和运行管理能力进行备份的过程。,数据灾备：建立一个异地的数据系统对本地系统关键应用数据进行复制。当出现灾难导致应用系统
20、数据损坏时，能够通过异地保存的数据进行灾难恢复(Disaster Recovery）应用灾备：异地建立一套完整的、与本地数据系统相当的应用系统（可以同本地应用系统互为备份，也可与本地应用系统共同工作）。在灾难出现后，远程应用系统可承担本地应用系统的业务运行。应用容灾的基础是数据容灾，只有保持本地与异地数据的一致，才有可能进行应用容灾业务灾备：还包括非IT系统的办公地点、环境、电话等,灾备的级别,容灾基础知识RTO/RPO,RTO：（Recovery Time Object，恢复时间目标）是指信息系统从灾难状态恢复到可运行状态所需的时间，用来衡量容灾系统的业务恢复能力,RPO（Recovery Point Time，恢复点目标）是指业务系统所允许的在灾难过程中的最大数据丢失量，用来衡量容灾系统的数据冗余备份能力,容灾基础知识容灾的等级,容灾基础知识容灾的等级,生产中心,光纤直连,灾备中心,I/O 写入生产中心磁盘阵列,I/O 写入灾备中心磁盘阵列,返回接收确认信号,返回IO成功信号给应用服务器,容灾基础知识同步镜像,建议距离：100KM,生产中心,光纤直连,灾备中心,I/O 写入生产中心磁盘阵列,返回IO成功信号给应用服务器,I/O 写入灾备中心磁盘阵列,返回接收确认信号,容灾基础知识异步镜像,建议距离：100KM,2023/3/15,Inspur group,谢谢大家!,
