1、存储基础,亢海峰 存储系统工程 2008-03-21,主要内容,引言 - 为什么需要存储？ 存储网络发展（DAS,FC SAN,IP SAN) 快照 克隆 远程镜像 RAID技术 EMC 相关产品简介,存储引言,为什么需要存储？,2010 年的数字世界,来源：IDC，“膨胀中的数字世界” 07 年 3 月,70%,由个人创建,85%,由企业负责,视频网站 邮件系统 网络游戏,IT 部门的演进,Technologist,Informationist,IT 信息管理挑战,管理增长 信息的急剧增长 增加了基础架构的复杂性,管理风险 防止信息丢失 加强安全，防止未经授权的访问 遵守法律和公司规定,管理
2、效率 减少资金和操作成本 提高灵活性和响应能力 提供业务所要求的服务级别,创造新的价值 以新的方式利用信息 使用基础架构推动业务, 版权所有 2006 EMC 公司。保留所有权利。,广义上的存储,存储 备份保护 归档 容灾 安全性 高可用性,网络存储的发展,这些都是什么？！,?,SAN,NAS,SCSI,iSCSI,DAS,RAID,开放系统服务器的主要I/O路径技术,I / O路径控制器 I/O 协议 I / O总线,什么是SCSI?,SCSI控制器 - I / O路径控制器SCSI协议 - I/O 协议 SCSI总线 - I / O总线,什么是DAS?,内部直连,外部直连,DAS 优点,对
3、于本地数据配备较理想 小型环境可快速部署 易配置，易部署 较可靠 低投入 低复杂度,DAS 的挑战,主机必须直连 数据可用性 数据访问可能会变慢 CPU拥阻, 缓存, 多路径 扩展性有限 主机连接端口数 可寻址磁盘数 距离限制 维护时需要宕机,扩展I/O路径的新的存储连接,光纤路径 SCSI 在 FC(光纤) 上,光纤路径实现了三种类型的拓扑结构：点对点、环和网状结构,什么是 FC SAN?,专用光纤存储网络 管理以下连接: 存储 通讯设备 主机 安全 稳定,SAN网络,FC SAN的优点,高带宽 光纤通道 SCSI 扩展 块级 I/O 资源整合 存储集中与管理 扩展性 高达1600万个设备
4、安全访问 分隔与过滤,FC SAN的缺点,距离和位置 成本 技术人员的培训,扩展I/O路径的新的存储连接,介绍,传统SAN是基于光纤通道来建立的.IP 技术日渐进入存储传输领域，成为FC SAN的补充或替代方案.,= IP = FC,交换机,服务器,服务器,服务器,服务器,交换机,存储,存储,iSCSI:在IP网络上传输块级存储 (SCSI),它是一种在TCP/IP网络进行数据块传输的方法. 主机端通常安装iSCSI卡或驱动来进行数据封装 可利用现有的网络基础设施,iSCSI 设备,Targets目标（iSCSI 服务器）Native iSCSI arrays - EMC Symmetrix,
5、 CLARiiON Multi-protocol “routers” MDS, M Series,Initiators（iSCSI客户端） iSCSI HBA NIC,iSCSI 模型,IP 头,TCP 头,iSCSI 头,SCSI数据,IP 数据报,存储,FC 与 iSCSI 对比,什么是 NAS?,NAS是在IP网络上的文件系统级的共享存储。,客户机,应用服务器,打印服务器,NAS 设备,NAS头,存储,通用服务器 vs. NAS设备,网络,操作系统,I/O,文件系统,打印驱动,应用,通用服务器 (NT 或Unix 服务器),网络,操作系统,文件系统,单一服务功能设备 (NAS 服务器),
6、NAS 设备组成,NAS 设备,CIFS,NFS,网络接口,存储接口,NAS 设备操作系统,SCSI, FC, 或 ATA,IP 网络,NAS 文件服务协议: NFS 和 CIFS,NAS 设备,网络接口,存储接口,NAS 设备操作系统,SCSI, FC, 或ATA,CIFS,NFS,IP 网络,Windows,Unix,NFS,CIFS,集成式 vs. 网关式NAS,集成式 NAS,NAS 网关,IP网络,IP 网络,FC 交换结构,NAS 头,NAS 头,小结,SCSI 一种I/O的块级传输协议,不同的传输介质SCSI 光纤(FC) IP(iSCSI) DAS 直连存储 FC SAN -
7、光纤网络存储 IP SAN - IP网络存储 NAS 带有文件服务共享功能的存储设备(IP网络),备份、归档、容灾,备份、归档、容灾,备份：主要是用来恢复的 归档：长期保存的 容灾：规避风险的,备份、归档、容灾,主存储设备,备份服务器,备份设备,应用服务器,智能存储功能：快照、克隆与远程镜像,3.4章,快照工作机制,生产卷（快照元 (User LUN),Snapshot Cache (Private LUN),Snapshot LUN (in SP memory),生产主机,备份主机,SAN,DB Storage Group,Backup Storage Group,Tape Library,
8、Unmodified chunks passed directly to SSLUN,Chunk 6,Chunk 13,Chunk 18,Chunk 21,SOURCE,SNAPSHOT,Snapshot Cache,快照工作机制续,生产主机,备份主机,SAN,生产服务器,备份服务器,DB Storage Group,Backup Storage Group,Tape Library,Unmodified chunks passed directly to SSLUN,Chunk 6,Chunk 13,Chunk 18,Chunk 21,SOURCE,SNAPSHOT,Snapshot Cac
9、he,用快照恢复生产数据,克隆（ Clones）,=,Clone 的建立机制,生产源卷 (Source LUN),生产主机,克隆卷 (clone LUN）,备份主机,I/O,I/O,Clone的访问,生产源卷 (User LUN),生产服务器,备份服务器,克隆卷 (clone LUN）,Fractured,Clone Private LUN (CPL),克隆的同步,增量同步技术 将生产源卷的数据变化覆盖到克隆卷上 依赖于 Fracture Log 生产源卷可以同时被访问 / Clone卷此时不可被访问,Clone 1,Clone 8,Clone 2,. . .,Clone 1 refreshe
10、d to contents of source LUN,Source LUN,Production Server,Backup Server,X,X,克隆反方向同步,从克隆卷恢复数据到生产源卷依赖于 Fracture Log 生产源卷可以立刻被访问/ 克隆卷期间不可被访问 生产源卷如同立刻同步完成,实际上后台还在同步,Clone 1,Clone 8,Clone 2,. . .,Source LUN,source LUN restored to clone 1,production server “instantly” sees clone 1 data,Other Clones fractur
11、ed from Source LUN,X,生产服务器,备份服务器,X,远程镜像技术（容灾方案）,生产服务器,A 中心,B中心,备份服务器,SAN (或者是基于IP的 WAN),本地主存储,远程容灾存储,同步镜像技术（Synchronous Mirroring）,本地存储,远程存储,I/O 从生产服务器写到本地主存储的写 cache,I/O 从主存储同步到远程容灾存储的写 cache,写完成的确认从本地存储返回到生产服务器,写完成的确认从远程存储返回到本地存储,异步镜像技术-Asynchronous Mirroring,备份、归档、容灾的技术实现,快照 克隆 同步/异步 镜像技术,磁盘 RAID
12、 技术,RAID 独立磁盘冗余阵列 （Redundant Array of Independent Disks）,RAID 控制器,RAID 阵列,主机,单个磁盘,CLARiiON 允许使用“individual disk” 作为RAID组. 没有性能提升，也没有冗余数据保护 适合应用：不重要的数据,Drive 1,Individual disk,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,Block 4,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,Block 4,Host Writes,RAID 0 (Striping条带技术),数据分布在组内所有磁盘
13、上 非常好的性能，但是没有数据冗余保护 术语：条带大小、条带深度、element size、磁盘利用率 适合应用：测试、高性能计算等,Host Writes,Drive 1,RAID Group,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,Block 4,Drive 2,Block 1,Block 6,Block 11,Drive 3,Block 2,Block 7,Block 12,Drive 4,Block 3,Block 8,Block 13,Drive 5,Block 4,Block 9,Block 14,Block 5,Block 6,Block 7,Block
14、8,Block 9,Block 10,Block 11,Block 12,Block 13,Block 14,Block 0,Block 5,Block 10,STRIPE 0,STRIPE 1,STRIPE 2,RAID 1 (Mirroring镜像技术),RAID Group,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,两个磁盘上的数据完全相同 高可靠性，较好性能，成本高 适合应用：存放数据库log等关键数据,Host Writes,RAID 1/0 (镜像加条带),Host Writes,Drive 1,RAID Group,Block 0,Block 1,Block
15、 2,Block 3,Block 4,Drive 2,Block 0,Block 3,Block 6,Drive 3,Block 1,Block 4,Block 7,Drive 4,Block 1,Block 4,Block 7,Drive 5,Block 2,Block 5,Block 8,Block 5,Block 6,Block 7,Block 8,Block 0,Block 3,Block 6,STRIPE 0,STRIPE 1,STRIPE 2,同时使用镜像和条带技术 高性能、高可靠性，成本高 适合应用：OLTP等要求高性能、高可靠、大数据容量的应用,RAID 5 (条带加奇偶校验)
16、,Host Writes,Drive 1,RAID Group,Drive 2,Block 1,Block 5,Block 9,Drive 3,Block 2,Block 6,Drive 4,Block 3,Block 10,Drive 5,Block 7,Block 11,Block 0,Block 4,Block 8,STRIPE 0,STRIPE 1,STRIPE 2,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,Block 4,Block 5,Block 6,Block 7,Block 8,Block 9,Block 10,Block 11,Block 12,Bloc
17、k 13,Block 14,Block 15,Block 13,Block 14,Block 15,Block 12,STRIPE 3,PARITY,PARITY,PARITY,PARITY,同时使用条带和奇偶校验来提升性能和数据冗余保护 较好的性能、较好的冗余保护、高利用率 术语：XOR 适合应用：数据仓库、邮件系统、文件服务器等以读为主的并发访问应用,RAID 6 (条带加双奇偶校验),Host Writes,RAID Group,Block 0,Block 1,Block 2,Block 3,Block 4,Block 5,Block 6,Block 7,Block 8,Block 9,
18、Block 10,Block 11,Block 12,Block 13,Block 14,Block 15,使用条带来提升性能，同时用双奇偶校验提供高数据冗余保护 读性能接近RAID5，写性能差于RAID5，数据重构时间长。最好的双冗余保护、较高利用率 术语：双奇偶校验,Row parity (RP) 和 Diagonal (DP) 适合应用：要求很高的数据保护并以读为主的应用，如文件服务器，尤其适用SATA磁盘,RAID 3 (Striping and Parity),Host Writes,Drive 1,RAID Group,Drive 2,Byte 1,Byte 5,Byte 9,Dr
19、ive 3,Byte 2,Byte 6,Drive 4,Byte 3,Byte 11,Drive 5,PARITY,PARITY,Byte 0,Byte 4,Byte 8,STRIPE 0,STRIPE 1,STRIPE 2,Byte 0,Byte 1,Byte 2,Byte 3,Byte 4,Byte 5,Byte 6,Byte 7,Byte 8,Byte 9,Byte 10,Byte 11,Byte 12,Byte 13,Byte 14,Byte 15,Byte 14,Byte 15,PARITY,Byte 12,STRIPE 3,Byte 10,Byte 7,PARITY,Byte 13
20、,使用条带来提升性能，使用奇偶校验作数据冗余保护。 Element 为byte-level, 真正的并发访问RAID。对于单线程可实现高性能读和写。 适合应用：流媒体、视频应用,Hot Spare 热备盘,Protected RAID Group,当带保护的RAID组中任何一颗磁盘故障时，热备盘自动替换故障磁盘 CLARiiON 热备盘实现机制 术语：全局热备盘、数据重构、数据回拷 要求：热备盘大于等于待被替代的故障磁盘，FC/LCFC不可以互换,术语：Logical Units (LUN),SPB,SPA,RAID 实现,硬件实现 (一般会有专用的磁盘控制卡) 控制连在卡上的所有磁盘 实现包
21、括卷管理在内的所有RAID相关功能 阵列对主机来说还象是普通的磁盘设备 配有专用cache以提高性能 通常会提供相应管理软件 软件实现 一般是操作系统的一部分 由主机实现对卷的管理 给硬件提供更多的灵活性，可降低成本 性能依赖于主机CPU负载和硬件 RAID功能有限,小结,引言 - 为什么需要存储？ 存储网络发展（DAS,FC SAN,IP SAN) 快照 克隆 远程镜像 RAID技术,存储整合,信息存储的发展,我们能为您做什么?,电子政务,OA,E-Mail,我们怎么实现我们的承诺? 软硬件全线产品的支持,SAN,电子政务,OA,E-Mail,备份服务器,VMware Auto Start NetWorker Powerpath documentum,DMX CLARiiON存储阵列 Navisphere NetView SAN Copy EDL,Centera Avamar,DMX CLARiiON存储阵列 SRDF MirrorView,RSA,
