1.存储的基础知识

1.存储概述

本地存储
计算机内部所附带的存储(磁盘)

性能差
扩展困难
磁盘空间利用率低
数据可用低

DAS:直连式存储:Direct Attached Storage 
DAS 特别适合于对存储容量要求不高,服务器的数量不多的场合,
其主要优点在于存储容量扩展的实施非常简单,投入成本少。

JBOD:Just a Bunch Of Disks; 

DAS:比本地磁盘的扩展性好。

DAS:优点，缺点
能实现较大容量存储
实现了应用数据和操作系统的分离。
一定程度上提高存取性能。
实施简单。

随着阵列的硬盘数量越来越多,SCSI通道将会成为IO瓶颈。
存储空间不能在服务器之间动态分配,造成存储资源浪费。
当服务器发送故障时,数据不可访问。


服务器通过一个总线和存储连接,总线 容易成为瓶颈。


SCSI协议 
SCSI:Small Computer System Interface:小型计算机系统接口。
最初是一种为小型机研制的接口技术,用于主机与外部设备之间的连接。

SCSI协议是主机与存储磁盘通信的基本协议。
本地存储,DAS使用SCSI协议实现主机服务器与存储设备的互联。

并行SCSI线,宽的梯形接口。
串行SCSI(SAS)线 窄线。

SAN:Storage Area Network的概念。
缆线有铜线和光缆;
协议有FC,iSCSI和FCoE协议等。

2.SAN种类

FC-SAN:使用的光纤(FC)网络,不和以太网兼容,是针对存储专门开发的技术。
把SCSI协议封装在FC帧中。

IP-SAN:使用的是以太网技术,把面向数据块的SCSI协议封装在TCP/IP包中，
以便在TCP/IP网络上传送。

FCoE:在一个网络中同时传输普通以太网和存储的数据。到那时FCoE网络的网卡
和交换机并不是普通的以太网交换机.把SCSI协议封装在以太网帧中。
专门的FCOE交换机和专门的FCOE网卡。


NAS:(一般不称为SAN):在TCP/IP协议基础上提供文件的存储(共享)服务 

存储的发展:
本地磁盘
|
DAS 
|
SAN (FC-SAN-->IP-SAN-->)
|
NAS 


FC-SAN:服务器和存储通过专门的光纤网络连接。
存储设备:性能和可靠性好。 
光纤交换机 :和以太网不兼容。
HBA卡和驱动。
光纤线缆 

FC-SAN优点，缺点 
采用专用光纤网络(8G,16G),高性能,高速存储。
集中存储和管理
可扩展性。
高可用的数据。
用的比较多的是16G。

缺点:
成本高
维护工作量大。

IP-SAN 
以TCP/IP协议为底层传输协议,采用以太网作为承载介质构建起来的存储区域网络
架构。实现IP-SAN的典型协议是：iSCSI,它定义了SCSI指令集在IP中传输的
封装方式。

IP-SAN
优点:
成本低,维护方便
集中存储和管理
可扩展性 
高可用的数据 
随着以太网技术的快速发展,IP-SAN有替代FC-SAN的趋势。

缺点：
增加了以太网的流量
和FC-SAN相比,网络可靠性,性能会较差。

千兆、万兆，十万兆，百万兆 网络。

NAS:Network Attached Storage:网络附加存储。


OS=WINDOWS 客户端
OS=LINUX   客户端 ===>NAS 设备。 
OS=MAC OS  客户端

NAS 是通过网络进行共享的存储设备
NAS 的两个协议:CIFS,NFS 
提供文件级的服务,而不是磁盘块的服务。

windows客户端通过CIFS协议访问NAS存储。
linux客户端通过NFS协议访问NAS存储。

NAS
优点:
容易使用,管理
服务器负载较轻 
容易扩展 
数据可用性强 

缺点:
对网络性能要求高。

3.传统的RAID1.0

RAID0/RAID1/RAID5/RAID6

华为存储使用的是RAID2.0;

RAID0 
RAID1 
RAID5 
RAID6 

RAID的基本概念和技术原理
RAID概念与实现方式
RAID:Redundant Array of Independent Disks:独立冗余磁盘阵列,简称磁盘阵列。

RAID的主要实现方式分为硬件RAID方式和软件RAID方式。
硬件RAID 
软件RAID 

RAID:
更有效的数据组织-分条:并行。
数据安全保护功能-校验、热备

WINDOWS/LINUX自带软件RAID功能。

RAID的数据组织方式:
条带:磁盘中单个或者多个连续的扇区构成一个条带。他是组成分条的元素。
分条:同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上相同位置(或者是相同编号)的条带

分条宽度:指在一个分条中数据成员盘的个数。3;
分条深度:指一个条带的容量大小。4/8/16/32K的数量级。

创建RAID组成员盘的要求:
硬盘容量大小相同
硬盘接口类型相同
硬盘速率要求相同

常用RAID级别与分类标准:
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，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。

RAID0
RAID1 
RAID3
RAID5
RAID6
RAID10 =RAID1+RAID0
RAID50 =RAID5+RAID0 


JBOD:按照条带一个一个写。同一时间只有一个磁盘在工作。
只是把磁盘空间变大了，读写性能没有提升。

如果驱动器1或驱动器2坏掉,则数据丢失。

RAID0 提供给用户的是一个逻辑的磁盘。
数据打散写入到各个盘,写性能并行,读性能并行。但是不提供冗余。
阵列中某一个驱动器发生故障,将导致其中的数据丢失。
降低了数据的可靠性。
RAID0:能够提高读写性能,降低磁盘的可靠性。

RAID1:镜像:的工作原理。
数据在两个磁盘或多个磁盘同时写。
只有两个磁盘都写成功,才算写成功。
磁盘的利用率只有1/n ;
写入速度取决于最慢的磁盘。
读性能提,升较好。写数据的性能没有提升。
最少2块磁盘。

RAID5的工作原理
分布式奇偶校验码的独立磁盘结构。
最少3块磁盘。
校验值分布在不同的磁盘。
磁盘利用率 (N-1)/N 
多块磁盘同时读取,读取性能好。
单块磁盘损坏,数据会存在,可以恢复。
通过异或运算恢复。
读和写比单个磁盘的性都有提升。
单个磁盘损坏处于降级状态。
但是只允许1块磁盘损坏。




RAID6 P+Q的工作原理。
RAID6 P+Q 需要计算出两个校验数据P和Q,当有两个数据丢失时,根据P和Q
恢复出丢失的数据。
数据要求高的场景可以使用RAID6  
至少需要4块磁盘,校验值有两个P和Q;
允许两块磁盘损坏.



华为的存储使用RAID6 P+Q的方式。

4.总结

存储的发展从本地存储-->DAS-->SAN-->NAS

存储冗余方式:

RAID0/RAID1/RAID3/RAID5/RAID6/RAID10/RAID50

RAID10=RAID1+RAID0

RAID50=RAID5+RAID0