存儲(chǔ)基本知識(shí)總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)主要技術(shù)

1.DAS：直接附加存儲(chǔ)

DAS是指將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)SCSI線纜或光纖通道直接連接到服務(wù)器上。一個(gè)SCSI環(huán)路或光纖通道中可以掛載16臺(tái)設(shè)備，F(xiàn)C可以在仲裁環(huán)的方式下支持126個(gè)設(shè)備。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：擴(kuò)展性差、資源利用率低、可管理性差。

2.SAN：存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

SAN是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)架構(gòu)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)專用于主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備之間的訪問(wèn)。當(dāng)有數(shù)據(jù)的存取訪問(wèn)時(shí)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和后臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備之間高速傳輸。

優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展性強(qiáng)、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)不會(huì)影響業(yè)務(wù)、傳輸速率快

缺點(diǎn)：成本高、維護(hù)困難。

3.NAS：網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)

NAS是一種文件共享服務(wù)。擁有自己的文件系統(tǒng)，通過(guò)NFS或CIFS對(duì)外提供文件訪問(wèn)服務(wù)。

優(yōu)點(diǎn)：易于部署和擴(kuò)展，在網(wǎng)絡(luò)可靠的情況下，幾乎是即插即用；適用于部門級(jí)的低成本的文件服務(wù)器；支持多種文件協(xié)議，數(shù)據(jù)共享性好。

缺點(diǎn)：增加網(wǎng)絡(luò)擁塞，性能也嚴(yán)重受制于網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)能力；由于是文件級(jí)共享，不提供裸設(shè)備存儲(chǔ)，因此不適于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（其高級(jí)特性如并行查詢、全表鎖定等將不能使用）和OLTP事務(wù)。

主要協(xié)議和相關(guān)技術(shù)

SCSI：?Small Computer System Interface，于1979首次提出，是為小型機(jī)研制的一種接口技術(shù)，現(xiàn)在已完全普及到了小型機(jī)，高低端服務(wù)器以及普通PC上。可以劃分為SCSI-1、SCSI-2、SCSI-3（最新，其最高傳輸速率30MB/s-320MB/s）。

iSCSI：互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種在TCP/IP上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。

工作流程：

iSCSI系統(tǒng)由SCSI適配器發(fā)送一個(gè)SCSI命令。

命令封裝到TCP/IP包中并送入到以太網(wǎng)絡(luò)。

接收方從TCP/IP包中抽取SCSI命令并執(zhí)行相關(guān)操作。

把返回的SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到TCP/IP包中，將它們發(fā)回到發(fā)送方。

系統(tǒng)提取出數(shù)據(jù)或命令，并把它們傳回SCSI子系統(tǒng)。

FC：光纖通道，用于計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的傳輸。傳輸率達(dá)到2G。

RAID技術(shù)

1.RAID0：也稱為條帶化，將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫到陣列的磁盤里，可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分地利用帶寬。

缺點(diǎn)：不提供數(shù)據(jù)冗余保護(hù)，一旦數(shù)據(jù)損壞，將無(wú)法恢復(fù)。

2.RAID1：也成為鏡像，它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫道工作磁盤和鏡像磁盤，磁盤利用率為50%。提供了最佳的數(shù)據(jù)保護(hù)。

3.RAID2：也稱為糾錯(cuò)海明碼磁盤，陣列中序號(hào)為2N的磁盤（第1、2、4、6......）作為校驗(yàn)盤，RAID2的硬盤利用率很低，實(shí)施復(fù)雜，目前基本不再使用。

4.RAID3：RAID3采用一個(gè)硬盤作為校驗(yàn)盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)按位或字節(jié)的方式交叉的存取到各個(gè)數(shù)據(jù)盤中。不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗(yàn)，并把校驗(yàn)值寫入到校驗(yàn)盤中。

5.RAID4：RAID4與RAID3基本一致，區(qū)別在于條帶化的方式不一樣，RAID4按照塊的方式存放數(shù)據(jù)，所以在寫操作時(shí)只涉及兩塊磁盤，數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤，提高了系統(tǒng)的IO性能。但面對(duì)隨機(jī)的分散的寫操作，單一的校驗(yàn)盤往往成為性能瓶頸。

6.RAID5：RAID5與RAID3的機(jī)制相似，但是數(shù)據(jù)校驗(yàn)的信息被均勻的分散到的陣列的各個(gè)磁盤上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時(shí)的校驗(yàn)盤性能瓶頸。陣列的磁盤上既有數(shù)據(jù)，也有數(shù)據(jù)校驗(yàn)信息，數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)信息會(huì)存儲(chǔ)于不同的磁盤上，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)盤損壞時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)同一帶區(qū)的其他數(shù)據(jù)塊和對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)信息來(lái)重構(gòu)損壞的數(shù)據(jù)。

7.RAID6：提供兩級(jí)冗余，即陣列中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器失敗時(shí)，陣列仍然能夠繼續(xù)工作。

一般而言，RAID6的實(shí)現(xiàn)代價(jià)最高，因?yàn)镽AID6不僅要支持?jǐn)?shù)據(jù)的恢復(fù)，又要支持校驗(yàn)的恢復(fù)，這使RAID6控制器比其他級(jí)RAID更復(fù)雜和更昂貴。

8.RAID10：是RAID1和RAID0的結(jié)合，先做鏡像然后做條帶化，既提高了系統(tǒng)的讀寫性能，有提供了數(shù)據(jù)冗余保護(hù)，磁盤利用率為50%

9.RAID01：也是RAID0和RAID1的結(jié)合，但它是對(duì)條帶化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像。但與RAID10?不同，一個(gè)磁盤的丟失等同于整個(gè)鏡像條帶的丟失，所以一旦鏡像盤失敗，則存儲(chǔ)系統(tǒng)成為一個(gè)RAID-0?系統(tǒng)（即只有條帶化）。RAID01的實(shí)際應(yīng)用非常少。

主機(jī)系統(tǒng)高可用技術(shù)

4.1雙機(jī)熱備份方式：

在雙機(jī)熱備份方式中，主服務(wù)器運(yùn)行應(yīng)用，備份服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，但實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)。一但主服務(wù)器出現(xiàn)異常或故障，備份服務(wù)器立刻接管主服務(wù)器的應(yīng)用。

適用場(chǎng)合：適用于硬件資源充足，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)有嚴(yán)格高可靠性要求的企業(yè)、政府、軍隊(duì)、重要商業(yè)網(wǎng)站ISP/ICP或數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用等用戶。這些用戶不僅保證主機(jī)系統(tǒng)能夠24小時(shí)提供不間斷的服務(wù)，還要求發(fā)生故障切換時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)的性能和響應(yīng)速度不受影響，以確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、共享磁盤空間、共享文件系統(tǒng)、進(jìn)程以及數(shù)據(jù)庫(kù)的高速持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2?雙機(jī)互備份方式：

它沒(méi)有主服務(wù)器和備份服務(wù)器之分，兩臺(tái)主機(jī)互為備份。主機(jī)各自運(yùn)行不同應(yīng)用，同時(shí)還相互監(jiān)測(cè)對(duì)方狀況。當(dāng)任一臺(tái)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，另一臺(tái)主機(jī)立即接管它的應(yīng)用，以保證業(yè)務(wù)的不間斷運(yùn)行。也就是目前通常所說(shuō)的Active/Active方式，主要通過(guò)純軟件方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)容錯(cuò)。通常情況下,支持雙機(jī)熱備的軟件都可以支持雙機(jī)互備份方式。

適用場(chǎng)合：適用于在確保應(yīng)用不間斷運(yùn)行的前提下，從投資的角度考慮，能充分的利用現(xiàn)有的硬件資源的用戶。這些用戶的應(yīng)用要求保證業(yè)務(wù)不間斷運(yùn)行，但在發(fā)生故障切換時(shí)，允許一定時(shí)間內(nèi)的應(yīng)用性能的降低。

4.3集群并發(fā)存取方式：

多臺(tái)主機(jī)一起工作，各自運(yùn)行一個(gè)或幾個(gè)服務(wù)。當(dāng)某個(gè)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，運(yùn)行在其上的服務(wù)就被其它主機(jī)接管。群集并發(fā)存取方式在獲得高可用性的同時(shí)，也顯著提高了系統(tǒng)整體的性能。

適用場(chǎng)合：適用于對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)處理要求高的應(yīng)用，其特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)、階段性數(shù)據(jù)流量大、對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)有嚴(yán)格高可靠性要求。這種方式需要更多的硬件投資，為企業(yè)帶來(lái)更大的可靠性和更多的任務(wù)能力。

數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)

數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)采用的技術(shù)主要有數(shù)據(jù)備份（Backup）和數(shù)據(jù)復(fù)制（Replication）兩種。

5.1數(shù)據(jù)備份

一般是指利用備份軟件把數(shù)據(jù)從磁盤備份到磁帶進(jìn)行離線保存（最新的備份技術(shù)也支持磁盤到磁盤的備份，也就是把磁盤作為備份數(shù)據(jù)的存放介質(zhì)，以加快數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)速度）。備份數(shù)據(jù)的格式是磁帶格式，不能被數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接訪問(wèn)。在源數(shù)據(jù)被破壞或丟失時(shí)，備份數(shù)據(jù)必須由備份軟件恢復(fù)成可用數(shù)據(jù)，才可讓數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)訪問(wèn)。

適用場(chǎng)合：受備份策略、備份數(shù)據(jù)可恢復(fù)性等問(wèn)題影響，不適合于在高等級(jí)的容災(zāi)方案（RPO小于24小時(shí)）作為構(gòu)建備份數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要的技術(shù)。但由于實(shí)施方便，成本低廉，適合于低等級(jí)的容災(zāi)方案中，也可作為高等級(jí)容災(zāi)方案的輔助技術(shù)。在應(yīng)用停機(jī)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)備份就不存在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，當(dāng)需要在線備份時(shí)，一般由備份軟件來(lái)保證數(shù)據(jù)一致性。

5.2數(shù)據(jù)復(fù)制

數(shù)據(jù)復(fù)制（Replication）是指利用復(fù)制軟件把數(shù)據(jù)從一個(gè)磁盤復(fù)制到另一個(gè)磁盤，生成一個(gè)數(shù)據(jù)副本。這個(gè)數(shù)據(jù)副本是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接可以訪問(wèn)的，不需要進(jìn)行任何的數(shù)據(jù)恢復(fù)操作，這一點(diǎn)是復(fù)制與D2D備份的最大區(qū)別。

數(shù)據(jù)復(fù)制依據(jù)復(fù)制啟動(dòng)點(diǎn)的不同可分為同步復(fù)制、異步復(fù)制、基于數(shù)據(jù)增量的復(fù)制等幾種。對(duì)于同步復(fù)制，數(shù)據(jù)復(fù)制是在向主機(jī)返回寫請(qǐng)求確認(rèn)信號(hào)之前實(shí)時(shí)進(jìn)行的；對(duì)于異步復(fù)制，數(shù)據(jù)復(fù)制是在向主機(jī)返回寫請(qǐng)求確認(rèn)信號(hào)之后實(shí)時(shí)進(jìn)行的；而基于數(shù)據(jù)增量的復(fù)制是一種非實(shí)時(shí)的復(fù)制方式，它依據(jù)一定的策略（如設(shè)定數(shù)據(jù)變化量門限值、日歷安排等）來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)復(fù)制。

3者比較：

1）同步復(fù)制：應(yīng)用于最高等級(jí)的容災(zāi)方案（RPO等于0）中，需要關(guān)閉主機(jī)Cache來(lái)保證數(shù)據(jù)一致性。對(duì)于連接生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的鏈路帶寬和QoS要求很高，一般采用光纖直連、波分設(shè)備來(lái)保證，方案部署成本很高。

2）異步復(fù)制：應(yīng)用于較高級(jí)別的容災(zāi)方案（RPO接近于0）中，無(wú)法有效保證數(shù)據(jù)一致性（關(guān)閉主機(jī)中的Cache和快照都不適合）。但對(duì)于連接生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的鏈路帶寬和QoS要求一般，理論上帶寬只要達(dá)到“日新增數(shù)據(jù)量/（24×3600×8）”即可。

3）增量復(fù)制：應(yīng)用于較高級(jí)別的容災(zāi)方案（RPO小于1小時(shí)）中，可以結(jié)合快照技術(shù)有效保證數(shù)據(jù)一致性。對(duì)于連接生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的鏈路帶寬和QoS要求一般，理論上帶寬只要達(dá)到“數(shù)據(jù)增量/復(fù)制間隔”即可。

存儲(chǔ) 華為云

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