存儲基礎

存儲基本概念

儲存

存儲就是根據不同的應用程序環境，通過採取合理、安全、有效的方式將數據保存到某些介質上，並能保證有效的訪問

• 數據臨時或者長期駐留的物理介質
• 需要保證數據能夠及時的被讀取或者保存
• 需要保證數據完整安全有效

存儲系統的分類

• 從存儲的連接或者構建方式來看有三種：
  DAS（Direct-Attached Storage 直連附屬存儲）
  NAS（Network Attached Storage 網絡附屬存儲）
  SAN ( Storage Area Network 存儲區域網絡）

DAS（Direct Attached Storage）：

即主機設備或者計算設備直接通過物理接口和線纜連接存儲磁盤，從而獲得存儲資源。

• 優點：簡單
• 缺點：獨立的數據存儲模式、不能共享訪問

NAS存儲

NAS：（Network Attached Storage）：即“網絡連接存儲”

• 主機訪問存儲必須通過LAN共享
• 提供的存儲已經指定了對應的文件系統
• 提供網絡文件共享功能
• 支持的協議包括 CIFS、NFS

Windows的文件夾共享，就是NAS存儲的範疇

• 優點：可實現跨平臺的數據共享
• 缺點：應用有侷限，比如無法在NAS存儲上安裝操作系統

SAN存儲

SAN：（Storage Area Network）：即“存儲區域網”。

• 主機可以訪問任何存儲設備，存儲設備之間可以互訪

• 主機、存儲設備可以獨立擴展

• 優點：可靠性高

• 缺點：成本較高，維護有難度

• SAN存儲，主要包括兩種網絡架構的SAN：一種是基於IP網絡的IP SAN，一種是基於FC網絡的FC SAN

IP SAN

• 主機端：額外的網卡接口和客戶端（OS一般自帶）
• 網絡：線速以太網交換機
• 存儲器：具備iscsi的接口
• 優點：利舊、擴展性好
• 缺點：開銷大、可靠性相比FC差

FC SAN

• 主機端：FC HBA卡
• 網絡：FC的交換機
• 存儲器：具備FC接口（4G/8G/16G）
• 優點：可靠性高、性能比IPSAN好
• 缺點：需要FC，技術門檻高，擴展性差

分類總結

存儲服務分類

存儲的重要特性及相關技術名詞

RAID（Redundant Array of Independent Disks）獨立磁盤冗餘陣列
實現RAID功能的部件：服務器有一塊單獨的RAID卡，存儲設備上有相應的RAID控制器。

• 解決了單個磁盤容量的限制
• 解決了單個磁盤速度的限制
• 解決了數據可靠性問題

RAID技術將多個單獨的物理磁盤以不同的方式組合成一個邏輯磁盤，從而提高了磁盤的讀寫性能和數據安全性。根據不同的組合方式可以分爲不同的RAID級別。

RAID 0

• 數據條帶化，無校驗，邏輯磁盤容量等於磁盤容量之和
  

RAID 1

• 數據鏡像，無校驗，邏輯磁盤容量等於物理磁盤容量之和的1/2
  

RAID 5

• 數據條帶化，校驗信息分佈式存放，邏輯磁盤容量等於（N-1)塊磁盤的容量之和
  
• RAID 5不對存儲的數據進行備份，而是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，並且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲於不同的磁盤上。當RAID5的一個磁盤數據發生損壞後，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。 RAID 5可以理解爲是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以爲系統提供數據安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盤空間利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的數據讀取速度，只是多了一個奇偶校驗信息，寫入數據的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。同時由於多個數據對應一個奇偶校驗信息，RAID 5的磁盤空間利用率要比RAID 1高，存儲成本相對較低。

備份

傳統意義上備份是指利用備份軟件把數據從磁盤備份到（磁帶）磁盤進行離線保存；由如下組件組成：

• 備份的要素

1. 備份管理服務器（安裝了備份服務端軟件的服務器）
2. 備份網絡（可以是以太網或者FC網絡）
3. 備份軟件（安裝在需要備份的主機上）
4. 備份存儲介質（用於保存數據的存儲空間）

• 注意：
  在虛擬化環境中，往往備份軟件客戶端，被集成在底層，不需要單獨安裝，也稱之爲無代理備份，所以針對虛擬機，一般只需要藉助虛擬化平臺的備份管理功能和備份存儲介質，即可實現虛擬機的數據的備份。

快照

• 快照是特定數據集的一個完整可用拷貝，該數據集包含源數據在拷貝點的靜態映像；快照可以是數據再現的一個副本或者複製。
  快照可以用於備份數據，特點是非常快。
  
• 如果把數據看成是一個目錄索引+內容，那麼元數據就是目錄，快照的原理就是只拷貝目錄索引，所以速度非常快。
  目錄其實是指針，但你需要找回原先數據，可以根據目錄指向到原先的數據位置讀出。
  如果原先的數據做了刪除、修改操作，那麼變化的地方會被拷貝到一個新存儲空間，並配上“二級目錄”，恢復時候兩級目錄合併形成完整的數據。

持續數據保護CDP

CDP （Continuous Data Protection）
持續數據保護，是一種數據保護方案

• 持續數據保護是一套方法，它可以捕獲或跟蹤數據的變化，並將其在生產數據之外獨立存放，以確保數據可以恢復到過去的任意時間點

• CDP是一個“錄像機”，能夠記錄下來每一次IO的變化，並且可指定恢復到具體節點。是一種實時備份的技術，和傳統備份技術相比，它可以持續跟蹤數據變化，並記錄。
  用於對於數據安全保護要求級別非常高的場景，比如：財務系統、銷售訂單系統等。
  假設訂單系統做了CDP，你剛下完一個單子訂單系統就崩潰了，可通過CDP回退到一秒前的狀態，找回訂單。

存儲性能相關的技術名詞

• 從存儲系統的角度，常見的和存儲系統性能相關的技術指標有：

IOPS：每一秒能夠處理IO（意爲一次讀寫的操作）的數量。
例如：一塊 普通的PC硬盤的IOPS在80左右，而一塊高性能的SSD固態硬盤，IOPS在10-20萬左右

IO吞吐量：吞吐的單位一般爲MB/s，比如我們向U盤拷貝數據的時候，一般可以到10-60MB/秒

IO Response Time（響應時間）：這個是衡量IO成功操作的響應時間，取決於很多因素，比如網絡帶寬，比如自身的IOPS能力

市面上傳統存儲產品及新型存儲

市面上的主流獨立存儲品牌和常見型號

市面上的存儲品牌，國際廠商有EMC、NetAPP、IBM、當然國內有宏杉存儲、華爲、浪潮、寶德、同友

主要存儲

存儲需求驅動

• 存儲海量數據
  互聯網一分鐘，發出2億400萬封郵件；下載4.7萬個App；全球傳送數據約64000Gb。

• 容量和性能易擴展
  進入大數據時代，整個人類文明所獲得全部數據中，有90%是過去兩年內產生的。

• 經濟性和統一管理
  雲計算，雲計算催生出雲存儲，讓存儲資源按需交付。

新型存儲技術

• 軟件定義存儲，可以利用虛擬化技術，將每臺物理服務器的本地硬盤，進行橫向的聚合，形成一個統一的虛擬機存儲池。基於X86服務器的軟件定義存儲方案，業界也稱之爲ServerSAN

傳統存儲和軟件定義存儲的對比