典型的SAN结构
NAS存储系统 NAS存储系统
NAS存储系统 NAS存储系统
NAS技术 NAS技术
NAS是Network Attached Storage的简称。
NAS是网络技术在存储领域的延伸和发展，数据以文件的形式按 照网络协议在客户机与存储设备之间流动，它可以利用NFS实现 异构平台的客户机对数据的共享，集成在存储设备内的专用文件 服务器提高了文件传输的I/O速度。在NAS存储结构中，存储系统 不再通过I/O总线附属于某个服务器或客户机，而直接通过网络接 口与网络直接相连，由用户通过网络访问。 NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备，其作用类似于一个 专用的文件服务器。与传统以服务器为中心的存储系统相比，数 据不再通过服务器内存转发，直接在客户机和存储设备间传送。 NAS设备是直接连接到以太网的存储器，并以标准网络文件系统 如NFS、SMB/CIFS over TCP/IP接口向客户端提供文件服务。 NAS设备向客户端提供文件级的服务。但内部依然是以数据块的 层面与它的存储设备通讯。文件系统是在这个NAS 存储器里。
SCSI接口磁盘阵列 SCSI接口磁盘阵列
SCSI适配器的分类： 适配器的分类： 适配器的分类
1。按SCSI接口的大小划分： 。 接口的大小划分： 接口的大小划分
• NARROW SCSI 窄口SCSI，50针，可串接 个SCSI设备。 设备。 窄口 ， 针 可串接7个 设备 • WIDE SCSI： ： 宽口SCSI，68针，可串接 个SCSI设备。 宽口 ， 针 可串接15个 设备
SCSI磁盘阵列的内部结构 SCSI磁盘阵列的内部结构
冗余控制器 阵列结构
冗余控制器工作原理
SCSI磁盘阵列特性 SCSI磁盘阵列特性
一个或两个智能控制器; 控制器使用高性能的CPU； • 一个或两个智能控制器 控制器使用高性能的 ； 一个或多个SCSI主机通道； 主机通道； • 一个或多个 主机通道 支持多种SCSI接口方式 接口方式; • 支持多种 接口方式 有较大的高速缓存； • 有较大的高速缓存； 操作界面可以是LCD和RS232终端； 终端； • 操作界面可以是 和 终端 • 配置以太网口，便于远程维护。在远程维护时可以通过 telnet到阵列进行维护 到阵列进行维护 电源，风扇，通道，控制器和磁盘全冗余设计； • 电源，风扇，通道，控制器和磁盘全冗余设计； 电源电压，温度，硬盘故障等多种性能检测； • 电源电压，温度，硬盘故障等多种性能检测； 故障后自动重建； • 故障后自动重建； 采用多种容量的硬盘，最大配置容量可达数个TB。 • 采用多种容量的硬盘，最大配置容量可达数个 。
网络连接存储-NAS
网络连接存储
•服务器 服务器 •网络接口 网络接口 •支持TCP/IP、NFS、 支持TCP/IP 支持TCP/IP、NFS、 CIFS协议 CIFS协议
NAS技术的特点 NAS技术的特点
存储设备通过文件服务器与主机连接 采用IP协议(CIFS+NFS) 支持异构主机主机平台 文件系统共享 千兆以太网实际数据传输速率为40MB/s 在线增加服务器
使用RAID 使用RAID磁盘阵列的优点 RAID磁盘阵列的优点
可以将许多磁盘用一个逻辑盘来表示 可以将数据分割成许多条带（ 可以将数据分割成许多条带（strips）存储在多个盘上，这样并 ）存储在多个盘上， 行读写这些盘上的数据提高了磁盘的访问速度。 行读写这些盘上的数据提高了磁盘的访问速度。 技术中使用冗余技术， 保证了数据的安全可靠性， Raid 技术中使用冗余技术 ， 保证了数据的安全可靠性 ， 减少 了大量的手工维护。 了大量的手工维护。
快速增长的全球存储市场
RAID磁盘阵列的基本概念 RAID磁盘阵列的基本概念
RAID
- Redundant Array of Inexpensive Disks
- “廉价磁盘冗余阵列”。磁盘阵列是由许多硬盘按一 定的规则组成的一个快速、高可靠、超大容量以及 超强I/O吞吐能力的智能存储系统。它在阵列控制器 的管理和控制下，实现快速、并行或交叉存取，并 有较强的容错能力。从主机的观点看，磁盘阵列虽 然是由几个甚至是上百个盘组成，但仍可以认为是 一个单一的磁盘。
。
Write back方式
缓存回写技术
当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列 组中的数据发送到阵列 当主机将一个待写入阵列 时，阵列控制器将该数据保存在高速缓存中并立即报告主机 该数据的写入工作已完成。 该数据的写入工作已完成。该数据写入到阵列硬盘的工作由 阵列控制器完成， 阵列控制器完成，该数据可继续存放在高速缓存中直到高速 缓存满、要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时， 缓存满、要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时， 控制器会及时将该数据从高速缓存写入阵列硬盘中。 控制器会及时将该数据从高速缓存写入阵列硬盘中。 这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程 校验计算过程 这种缓存回写技术使得主机不必等待 的完成，即可处理下一个读写任务，这样， 的完成，即可处理下一个读写任务，这样，主机的读写效率 大为增加
磁盘阵列的术语
备用驱动器 （Spare Drives） ） ——全局备用驱动器 全局备用驱动器
磁盘阵列的高速缓存写策略
对于磁盘阵列高速缓存写策略分为： 对于磁盘阵列高速缓存写策略分为： • write－thru（直写） write－thru（直写） • write－back （回写） write－ 回写）
RAID 0
Disk Stripping without parity
RAID 1 Disk Mirroring
RAID 0+1 Disk Striping with Mirroring
RAID 3 磁盘条带化并具有专用校验盘
RAID 5 磁盘条带化并具有分布式校验
各RAID级性能比较 级性能比较
RAID 技术概述
￭ Raid 方式 软Raid和硬Raid ￭ RAID级别 Raid 0 Raid 1 Raid －1＋0 Raid－ 0＋1 Raid 3 Raid 5
JBOD Just a Bunch of Drives • RAID BOX (带控制器的磁盘柜） • JBOD （磁盘柜）
磁盘阵列的分类
一 主机通道方式划分 1。SCSI接口磁盘阵列 。 接口磁盘阵列 通过SCSI通道同主机进行连接 通过 通道同主机进行连接 2。光纤接口磁盘阵列 。 通过光纤线连接到计算机的光纤卡上 二 机箱的样式划分 1。塔式磁盘阵列 。 2。卧式磁盘阵列 。
SCSI接口磁盘阵列 SCSI接口磁盘阵列
Write Through方式
through方式 方式： Write through方式：
当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时 当主机将一个待写入阵列 RAID组中的数据发送到阵列时， RAID 组中的数据发送到阵列时， 阵列控制器将该数据直接写入到硬盘上并立即报告主机该数 据的写入工作已完成。 据的写入工作已完成。 盘阵工作在写策略为through时 ， 缓存大小对RAID 的性能 盘阵工作在写策略为 through时 缓存大小对RAID的性能 through RAID 影响很小，只有当写策略改为back back时 影响很小，只有当写策略改为back时，缓存的作用才会发挥 出来。 出来。
SCSI接口磁盘阵列是指主机接口为SCSI的磁盘阵列。 SCSI磁盘阵列内部磁盘通道可以采用SCSI或SATA等接口 SCSI阵列全貌：
SCSI接口磁盘阵列 SCSI接口磁盘阵列
1. SCSI（Small Computer Systems Interface）是一 （ ） 种工业标准的总线接口， 种工业标准的总线接口 ， 是计算机和磁盘阵列的主 要接口之一。 要接口之一。 2。 SCSI适配器用于把磁盘 ， 磁带和 。 适配器用于把磁盘， 适配器用于把磁盘 磁带和CD-ROM驱动 驱动 器连接到系统。 器连接到系统。 3。目前使用的SCSI适配器有不同的标准，因此我们 。目前使用的 适配器有不同的标准， 适配器有不同的标准 要配置合适的适配器
2。 按电平方式划分为： 。 按电平方式划分为：
电缆不超过6米 • 单端 (Single Ended)，SCSI电缆不超过 米。 ， 电缆不超过 电缆不超过25米 • 差分 (Differential)，SCSI电缆不超过 米。 ， 电缆不超过
SCSI磁盘阵列的内部结构 SCSI磁盘阵列的内部结构
NAS技术的限制 NAS技术的限制
磁盘数据传输效率低,随业务量增长呈急剧下降. 磁盘数据传输效率低,随业务量增长呈急剧下降. 由于碰撞监听机制的制约, 由于碰撞监听机制的制约,平均数据传输速率 .IP的数据帧耗费大量资源 的数据帧耗费大量资源. 低.IP的数据帧耗费大量资源. 扩展时, 扩展时,系统性能下降较多 数据系统或服务器系统扩展时需不断增加NAS NAS子 数据系统或服务器系统扩展时需不断增加 NAS 子 系统, 系统,扩展能力弱 市场发展呈下降趋势 高速备份系统不易实现 高可用性问题
带控制器的RAID BOX的扩展 带控制器的RAID BOX的扩展
独立的RAID控制器扩展 独立的RAID控制器扩展 RAID
存储网络
DAS (直接连接存储) NAS (网络连接存储) SAN (存储局域网) ISCSI （IP SAN） 第四代存储 ： 虚拟存储
典型的DAS结构
典型的NAS结构
RAID 10
RAID 30
RAID 50
磁盘阵列的术语
物理驱动器 （Physical Drives） ） 逻辑驱动器 （Logical Drives） ）
磁盘阵列的术语
逻辑卷 （Logical Volume） ）
磁盘阵列的术语
备用驱动器 （Spare Drives） ） ——本地备用驱动器 本地备用驱动器