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为什么需要磁盘阵列
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阵列控制器内部结构
常见控制器内部组件
前端总线
缓存(Cache)
CPU
CPU
后端总线
前端总线
系统缓存 读缓存 写缓存
CPU
CPU
后端总线
一体化设计
前端（对外RJ45口）
控制器缓存(Cache)
CPU
CPU
RAID 后端连接
16磁盘位
注n 主/从盘 连接器 电源 跳线 连接器
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SCSI接口硬盘介绍
80-pin 公接头
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14
FC接口硬盘介绍
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SATA接口硬盘介绍
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SAS接口硬盘介绍
•1•2•3•4 •1 •2 •3 •4
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不同类型接口硬盘的比较
Fault Tolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘
中
数据
A B CDE F GH
……
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
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20
RAID级别 —— RAID 1
RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘
数据
A B C DE
……
A
A
B
=
B
C
C
D
存储基础知识
存储产品经理 钟加栋
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1
存储构成
•-2-
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•网络层 •连接层 •存储层 •备份层
2
连接层——HBA卡
• HBA（Host Bus Adapter）卡，也就是主机总线适配器，安装于 服务器内，用于连接主机I/O总线和外设I/O总线，目前主流的 HBA卡有:
•-3-
IDE
SATA
SCSI
SAS
FC
接口速度 133MB
6Gb
320MB
6Gb
4Gb
性能
差
中等
中等
好
好
规格 价格
250/400/500 500/750/100 73/146/300 300/450/60 300/400/45
0/2000
0
0/600
低
低
中等
高
高
市场定位 淘汰
中低端应用 淘汰
中高端应用 高端应用
RAID
可靠性
性能
容量
• CPU运算速度飞 速提高，数据读
写速度不应该成
为计算机系统处
• 计算机发展初期， 大容量硬盘价格
理的瓶颈
非常高，而需要
存储的数据量越
来越大
• 信息时代，数据 对企业和个人的 重要性越来越大， 数据存储安全更 需要保障
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RAID级别 —— RAID 0
RAID 0即没有容错设计的条带硬盘阵列（Striped Disk Array without
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3
连接层——交换机
连接方式 协议 传输速率 子网划分 运行模式 价格
光纤交换机
以太网交换机
光纤
网线、光纤
FCP
TCP/IP
10Gb/s、8Gb/s、4Gb/s、 10Gb/s、1Gb/s、100Mb/s、
2Gb/s和1Gb/s
10Mb/s
Zoning
Vlan
点对点、仲裁环和Switch
Switch
高
中
•-
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4
4-
存储层:磁盘阵列
什么是磁盘阵列 磁盘阵列的组成 RAID 存储协议 存储架构及存储技术介绍
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5
存储层——磁盘阵列
• 磁盘阵列是基于Raid技术，通过一个或多个控制器，把多个 物理磁盘整合成逻辑磁盘，由控制器管理磁盘，进行并发读 写操作，并提供冗余容错功能的存储设备。
……
异或运算
A0
B0
C0
D0
P0
A1
B1
C1
P1
E1
A2
B2
P2
D2
E2
校验信息Px分布式存储
A3 P4
P3 B4
C3
D3
E3
C4
D4
E4
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RAID组合级别 —— RAID 10
RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是 RAID1镜像对，第二级为RAID 0
E0 P11 E1 E2
硬盘4
P10 F0 F1 P13
硬盘5
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RAID组合级别 —— RAID 6
RAID 6 在一次数据条带过程中产生两个校验块并分布于两块物理硬盘 中，最大可以承受两块硬盘故障；
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磁盘阵列RAID级别 相对优缺点
RAID 0 存储速度最快 没有容错 RAID 1 完全容错 成本高 RAID 3 读性能较好 没有多任务功能 RAID 5 具备多任务及1块硬盘的容错功能 写入性能较好 RAID 6 具备多任务及2块硬盘的容错功能 RAID 0+1/RAID 10速度快、完全容错 成本高
•Separation of Storage from the Server
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40
iSCSI存储网络
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主机访问存储模式
Direct- Attached Storage (DAS)
应用系统 文件系统
存储 JBOD
Network- Attached Storage (NAS)
控制器1
控制器2
磁盘阵列 LUN 0 LUN 1
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多路径管理软件
D
E
E
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RAID级别 —— RAID 3
RAID 3即有校验的并行数据传输（Paralleled transfer with parity）， 数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据
A B C D ……
异或运算
A0
A1
A2
PA
B0
B1
B2
PB
C0
C1
C2
PC
D0
CPU、缓存、接口速率 是决定控制器性能的关
键硬件组件
整机软硬件一体化 设计
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9
三种常见控制器Cache保护设计
FC或IP(GE)
缓存(Cache)
CPU
CPU
后端总线
磁盘 阵列外置UPS
外置UPS保护整机
FC或IP(GE)
缓存(Cache) Cache电池
CPU
CPU
后端总线
电池保护Cache
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存储协议--iSCSI
• iSCSI （Internet SCSI）把 SCSI命令和块状数据封装在 TCP中在IP网络中传输
• iSCSI作为SCSI的传输层协议， 基本出发点是利用成熟的IP网 络技术来实现和延伸SAN
SCSI应用（文件系统、数据库）
SCSI块指令
SCSI流指令
其他SCSI指令
RAID 50是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，最低一级是 RAID 5镜像对，第二级为RAID 0
A0 B0 D0 E0 A1 C0 D1 F0 B1 C1 ……
异或运算
A0
B0
A1
P01
P02
B1
A2
B2
硬盘0 硬盘1
P00 C0 C1 P03
硬盘2
异或运算
D0 D1 P12 D2
硬盘3
实时保证RAID 信息的完整
Rebuilding…
30
存储协议--FC（光纤通道）
光纤通道是构建FC SAN的基础，是FC SAN系统的硬件接口和通信接口。FC
可以通过构建帧来传输SCSI的指令、数据和状态信息单元。
通道
网络
FC-4 映射层
IPI3 SCSI HIPPI SBCCS 802.2 IP ATM
A B C DE F GH
A
A
C
C
E
E
G
G
B
B
D
D
F
F
H
H
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RAID组合级别 —— RAID 10
RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是 RAID1镜像对，第二级为RAID 0
A B C DE F GH
A
A
C
C
E
E
G
G
B
B
D
D
F
F
H
H
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RAID组合级别 —— RAID 50
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RAID基本概念——定义
RAID （Redundant Array of Independent Disks） 即独立磁盘冗余阵列， RAID技术将多个单独的 物理硬盘以不同的方式 组合成一个逻辑硬盘， 从而提高了硬盘的读写 性能和数据安全性，根 据不同的组合方式可以 分为不同的RAID级别
SCSI指令、数据和状态
iSCSI
TCP IP
以太网等
iSCSI协议栈
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iSCSI 启动器-目标器模型