•磁盘读写不如SCSI RAID, •支持热拔插
IDE RAID
RAID0， RAID1
低 <SCSI30%
•50％硬件 50％软件RAID
•有独立控制芯片，但只包括简单操作， 高主机CPU占用率 •不支持热拔插，在线扩展，后台初始化
RAID实例－配置
阵列通常是通过磁盘阵列卡的 BIOS工具进行配置。 例子：在HP服务器上，用五块磁盘建立RAID5和一个热 备盘。 开机启动
▪ DAT技术 ▪ 8mm技术 ▪ DLT技术 ▪ LTO技术 ▪ AIT技术 ▪ VXA技术
硬盘存储原理
▪ 采用磁介质的存储设备 ▪ 密封在洁净的硬盘驱动器内腔的若干个磁
盘片上 ▪ 磁道、扇区、柱面
硬盘的物理组成
▪ 盘片、磁头，盘片转轴及控制电机、磁头 控制器、数据转换器、接口、缓存
硬盘的外部结构
▪ 磁带库
广义的磁带库包换自动加载磁带机和磁带库 磁带库是指基于磁带的备份，一种将多台磁带
机整合到一个封闭机构中的箱式磁带备份设备 由多个驱动器、多个槽、机械手臂组成，并可
由机械手臂自动实现磁带的拆卸和装填
磁带数据库读写工作原理
▪ 螺旋扫描读写方式
高可靠性、高速度、高容量
▪ 线性记录读写方式
脉冲信号，再利用数据转换器进行数据转换
▪ 磁头驱动机构
移动磁头
▪ 盘片
硬盘存储数据的载体
▪ 主轴组件
主轴组件轴承和马达等
▪ 前置控制电路
控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动等
硬盘接口类型
▪ 硬盘与主机系统间的连接部件 ▪ 作用在硬盘缓存和主机内存之间传输数据 ▪ 硬盘接口分为IDE、SATA、SCSI和光纤通道 ▪ 每种接口协议具备不同的传输速度，存取
维护更换与管理非常容易，成本价格低 访问速度较低，自动换盘机构的换盘时间通常
在秒量级 信息处理能力强
光盘库发展阶段
▪ 第一代光盘库
须通过SCSI总线连接服务器 对服务器要求较高 光驱速度慢，且易损坏
▪ 第二代光盘库
体积庞大，无需服务器支持 不支持并发用户访问 传输速度慢，光驱易损坏
Hale Waihona Puke RAID分级❖ RAID1＋0分条的镜像。数据先
被镜像，再分条，数据恢复简单 ，迅速。
▪ RAID0＋1镜像的分条。数据
先被分条，再镜像，一旦一块硬 盘坏掉，级数下降成RAID0，恢
复起来较RAID1+0麻烦 。
RAID分级
▪ RAID2 带海明码的RAID（超算中应用较多，不做详
细讨论。）
RAID分级
用不同方法从热备中恢复数据：
如果采用校验RAID，则按照RAID集中的校验值和幸 存盘上的数据重建
如果采用镜像RAID，则从存活镜像上复制数据
数据恢复 －热拔插 （Hot Plug ）
▪ 热拔插指在使用数据
保护性RAID阵列时，在 开机状况下用新硬盘替 换原来的故障硬盘。即 在开机状况拔出故障硬 盘，安装新硬盘。
RAID实例－RAID卡
需要考虑： • 主板兼容性 • RAID控制器性能 • 磁盘接口 • 支持RAID级别
HighPoint Rocket SATA RAID 3120 带Input/Output Processor，128MB DDR II 内存。2个SATA接口，可支持2个硬盘的 RAID 0，1，JBOD。
蔡熙
数据存储备份与灾难恢复
数据存储设备
▪ 存储设备发展历史 ▪ 光盘设备存储原理 ▪ 磁带设备技术原理及应用 ▪ 硬盘设备存储原理及RAID技术
存储设备的分类
▪ 按存储介质分类 ▪ 存储介质
能寄存“0”或“1”两种代码并能区别两种状 态的物质或元器件
半导体存储器 磁表面存储器 磁芯存储器 光盘存储器
硬盘接口技术比较
接口类型 IDE SATA SCSI SAS FC
优点 价格低廉 价格低、容量高 性能较高 高性能、高可靠性 高性能、高可靠性
不足 性能较低 性能、可靠性低 并行技术的弊端 未完全成熟 价格较高
应用领域 PC 中低端存储 企业级存储 中高端存储 高端存储
什么是RAID
▪ 独立磁盘冗余阵列，或简称磁盘阵列 ▪ 主要有两个目的：
RAID分级
▪ RAID5 通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容错性。允许某
一数据单元（block）可以从单块磁盘中读写，而无需访问整个条带。 校验信息分布在所有磁盘上。比RAID4写性能好，容易恢复。
RAID分级
▪ RAID6基本与RAID5一样，但引入第二校验元素应对两块磁
盘同时失效的情况。写代价也因此比RAID5高，恢复也比RAID5 耗时长。
▪ RAID3 通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容
错性。在存储普通的信息的硬盘以外， 用一块专门的 硬盘存储校验信息 。
RAID分级
▪ RAID4 通过分条提高性能，利用奇偶校验提升容
错性。在存储普通的信息的硬盘以外， 用一块专门的 硬盘存储校验信息。但允许某一数据单元（block）可 以从单块磁盘中读写，而无需访问整个条带，所以数 据读取的速度高。
利用激光束在记录表面上存储的信息，根据激 光束和反射光的强弱不同，可以实现信息的读/ 写。
由于光学读/写头和介质保持较大的距离，因此， 它是非接触型读/写的存储器。
光存储设备
▪ 主要部分
激光发生器和光监测器
▪ 激光二极管，可以产生对应波长的激光光 束，然后经过一系列的处理后射到光盘上， 然后经由光监测器捕捉反射回来的信号从 而识别实际的数据。
按存储方式分
▪ 随机存储器（RAM）
静态RAM 动态RAM
▪ 只读存储器（ROM）
掩模型只读存储器（MROM） 可编程只读存储器（PROM） 可擦除可编程只读存储器（EPROM） 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）
▪ 串行访问存储器
顺序存取存储器 直接存取存储器
按在计算机中的作用分类
RAID比较
RAID RAID0 RAID1
最少磁盘数 2 2
磁盘利用率 100％ 50％
RAID3
3
n-1/n
RAID4
3
n-1/n
RAID5
3
n-1/n
RAID6
4
RAID1＋0
RAID0＋1
4
n-2/n 50%
开销 低 高
读性能 （较单磁盘） 很好
较好
写性能 （较单磁盘）
很好
较好
数据恢复时间 N/A 快
光盘的分类及区别
▪ CD-DA ▪ CD-ROM ▪ CD-I ▪ Photo CD ▪ Video-CD
▪ Enhanced-CD ▪ CD-R ▪ CD-RW ▪ MD ▪ DVD
光盘存储技术的特点
▪ 存储密度高 ▪ 与计算机联机能力强，易于实现随机检索
和远距离传输 ▪ 便于大量复制 ▪ 影像还原效果好 ▪ 适用范围广
▪ 主存储器
可以和CPU直接交换信息
▪ 辅助存储器
用来存放当前暂时不用的程序和数据，不能与 CPU直接交换信息
▪ 缓冲存储器
用在两个速度不同的部件之间，起到缓冲作用
存储设备历史回顾
▪ 最早期的存储媒介——打孔纸卡 ▪ 容量比打孔纸卡大——穿孔纸带 ▪ 电子应用——计数电子管 ▪ 大型磁带记录——盘式磁带 ▪ 最珍贵的回忆——盒式录音磁带 ▪ 超长的存储设备——磁鼓 ▪ 早期盛行的移动存储——软磁盘
SCSI
▪ 小型计算机接口 ▪ 专门为小型计算机系统设计的存储单元接
口，通常用于服务器承担关键业务的较大 的存储负载 ▪ 更适于中、高端存储应用
接口支持数更多 SCSI的带宽很宽 CPU占用率低、并行处理能力强
光纤通道
▪ 专门为网络系统设计的 ▪ 热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设
备数量大
优点：对主机CPU性能影响小，灵活性高 缺点：贵
RAID分级
▪ RAID分级取决于三个因素：
分条Striping 数据镜像Mirroring 奇偶校验 Parity（ Error Correction ）
RAID分级－分条
▪ 分条Striping： 将数据分散到不同物 理硬盘上，使读写数
RAID分级据时可以同时访问多 块硬盘。
光盘在数据存储备份系统中的应用
▪ 光盘塔 ▪ 光盘库
光盘塔
▪ 由几台或十几台CD-ROM驱动器串联构成， 通过软件来控件某台光驱的读写操作
▪ 可同时支持几十个到几百个用户访问信息 ▪ 访问速度方面 ▪ 数据源方面 ▪ 安全方面
光盘库
▪ 特点
安装简单、使用方便，并支持几乎所有的常见 网络操作系统及各种常用通信协议
效能的差异较大
IDE
▪ 电子集成驱动器 ▪ 传输可靠性高、制造容易、兼容性好、易
于安装 ▪ 价廉、稳定性好、标准化程度高
SATA
▪ 串口硬盘，以串行的方式发送数据 ▪ 一次只传输一位，减少接口针脚 ▪ 四个针脚分别用于连接电缆、连接地线、
发送数据和接收数据 ▪ 减少系统能耗、减少系统复杂性 ▪ 起点高、发展潜力大
存储设备历史回顾
▪ “重”大突破——世界上第一台硬盘机 ▪ 目前最重要的存储设备——硬盘 ▪ 第一张视频光盘——LD光盘 ▪ 体积更小、容量更大——小光盘 ▪ 采用红外激光——DVD光盘 ▪ 最先进的存储——蓝光DVD、HD-DVD
光盘存储设备概述
▪ 光盘存储原理
借助激光把计算机转换后的二进制数据用数据 模式刻在扁平、具有反射能力的盘片上。
品牌: •Adaptec •Highpoint •LSI Logic
RAID实例－RAID卡
RAID SCSI RAID SAS RAID
SATA RAID