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网网络络技技术术之八之八:存存储储技技术术1.主要内容主要内容n n硬盘技术n nRAID技术n nDASn nNASn nSANn n磁带技术n n备份技术2.硬硬盘盘技技术术n nATA硬盘 ATAATA接口接口标标准最初是在准最初是在19861986年由年由CDCCDC、康柏和西部数据、康柏和西部数据3 3家公司共同开家公司共同开发发的。的。ATAATA接口是从接口是从8080年代末期开始逐年代末期开始逐渐渐取代了其它老式接口，随着它取代了其它老式接口，随着它自身的自身的发发展，展，“ATA”“ATA”也就成了也就成了“IDE”“IDE”的代名的代名词词。目前最新的。目前最新的ATA ATA 133133标标准中硬准中硬盘盘数据数据传输传输速率可达到速率可达到133.7MB/s133.7MB/s。ATA ATA接口具有价格低廉、兼容性非常好、性价比高等接口具有价格低廉、兼容性非常好、性价比高等优优点。但同点。但同时时ATAATA接口也具有数据接口也具有数据传输传输速度慢、只能内置使用、速度慢、只能内置使用、对对接口接口电缆电缆的的长长度有很度有很严严格的限制等缺点。格的限制等缺点。3.SCSI SCSI（小型（小型计计算机系算机系统统接口）作接口）作为为高性能高性能计计算机外算机外围设备围设备的接口，已的接口，已经经被被人人们们广泛接受并广泛接受并应应用到各种用到各种规规模的模的计计算机算机设备设备中。它不是中。它不是专门为专门为硬硬盘设盘设计计的，而是一种的，而是一种总线总线型的系型的系统统接口。接口。l lSCSISCSI的可靠性很高的可靠性很高l lSCSISCSI适适应应面很广面很广l lSCSISCSI的性能和的性能和传输传输速率很高速率很高:Ultra 320/SCSI:Ultra 320/SCSI所支持的最大所支持的最大总线总线速度速度为为 320MB/s 320MB/s l lSCSISCSI支持多任支持多任务务、CPUCPU占用率很低占用率很低 l lSCSISCSI具有良好的具有良好的扩扩展性展性l lSCSISCSI系系统统昂昂贵贵 SCSI硬盘4.Serial ATA Serial ATA，即串行，即串行ATAATA，是英特，是英特尔尔公司在公司在20002000年年发发布的将布的将于下一代外于下一代外设产设产品中采用的接口品中采用的接口类类型。它一改以往型。它一改以往ATAATA标标准的并行数据准的并行数据传输传输方式，而是以方式，而是以连续连续串行的方式串行的方式传传送送资资料。料。这样这样在同一在同一时间时间点内只会有点内只会有1 1位数据位数据传输传输，此做法能减小，此做法能减小接口的接口的针针脚数目，用四个脚数目，用四个针针就完成了所有的工作（第就完成了所有的工作（第1 1针针发发出、出、2 2针针接收、接收、3 3针针供供电电、4 4针针地地线线），相比），相比ATAATA接口接口标标准的准的8080芯数据芯数据线线来来说说，其数据，其数据线显线显得更加得更加趋趋于于标标准化。准化。SATA硬盘5.n nSATASATA的起点更高、的起点更高、发发展潜力更大展潜力更大 SATA 1.0 SATA 1.0定定义义的数据的数据传输传输率可达率可达150MB/s150MB/s，在，在SATA 2.0SATA 2.0的数的数据据传输传输率将达到率将达到300MB/s300MB/s，在，在20072007内推出内推出SATA 3.0SATA 3.0标标准，准，将将实现实现600MB/s600MB/s的最高数据的最高数据传输传输率。率。n nSATASATA在系在系统统比比较简单较简单 在在SATASATA标标准中，理想状准中，理想状态态下只需要四支下只需要四支针针脚就能脚就能够够完成所完成所有工作，第有工作，第1 1针针供供电电，第，第2 2针针接地，第接地，第3 3针针作作为为数据数据发发送端，送端，第第4 4针针充当数据接收端。充当数据接收端。n nSATASATA的拓展性更的拓展性更强强 由于由于SATASATA采用点采用点对对点的点的传输传输模式，所以串行系模式，所以串行系统统将不再受将不再受限于限于单单通道只能通道只能连连接两接两块块硬硬盘盘。6.SAS SAS是新一代的是新一代的是新一代的是新一代的SCSISCSI技技技技术术术术，和，和，和，和现现现现在流行的在流行的在流行的在流行的Serial Serial ATA(SATA)ATA(SATA)硬硬硬硬盘盘盘盘相同，都是采用串行技相同，都是采用串行技相同，都是采用串行技相同，都是采用串行技术术术术以以以以获获获获得更高的得更高的得更高的得更高的传传传传输输输输速度，并通速度，并通速度，并通速度，并通过缩过缩过缩过缩短短短短连结线连结线连结线连结线改善内部空改善内部空改善内部空改善内部空间间间间等。等。等。等。SASSAS是并行是并行是并行是并行SCSISCSI接口之后开接口之后开接口之后开接口之后开发发发发出的全新接口。此接口的出的全新接口。此接口的出的全新接口。此接口的出的全新接口。此接口的设计设计设计设计是是是是为为为为了改了改了改了改善存善存善存善存储储储储系系系系统统统统的效能、可用性和的效能、可用性和的效能、可用性和的效能、可用性和扩扩扩扩充性，提供与串行充性，提供与串行充性，提供与串行充性，提供与串行ATA ATA(Serial ATA(Serial ATA，缩缩缩缩写写写写为为为为SATA)SATA)硬硬硬硬盘盘盘盘的兼容性。的兼容性。的兼容性。的兼容性。SAS硬盘7.n nSASSAS硬硬盘盘特点更好的性能特点更好的性能 点到点的技点到点的技术术减少了地址冲突以及菊花减少了地址冲突以及菊花链连结链连结的的减速；减速；为为每个每个设备设备提供了提供了专专用的信号通路来保用的信号通路来保证证最大的最大的带宽带宽；全双工方式下的数据操作保全双工方式下的数据操作保证证最有效的数据吞吐最有效的数据吞吐量；量；n n简简便的便的线缆连结线缆连结：更更细细的的电缆电缆搭配更小的搭配更小的连连接器；接器；n n更好的更好的扩扩展性：展性：可以同可以同时连结时连结更多的磁更多的磁盘设备盘设备,最多可以最多可以连连接接1638416384个磁个磁盘设备盘设备8.n nFCFC硬硬硬硬盘盘盘盘 光光光光纤纤纤纤通道通道通道通道标标标标准准准准FCFC已已已已经经经经被美国国家被美国国家被美国国家被美国国家标标标标准准准准协协协协会（会（会（会（ANSIANSI）采用，）采用，）采用，）采用，是是是是业业业业界界界界标标标标准接口。通常人准接口。通常人准接口。通常人准接口。通常人们认为们认为们认为们认为它是系它是系它是系它是系统统统统与系与系与系与系统统统统或者系或者系或者系或者系统统统统与子系与子系与子系与子系统统统统之之之之间间间间的互的互的互的互连连连连架构，它以点架构，它以点架构，它以点架构，它以点对对对对点（或是交点（或是交点（或是交点（或是交换换换换）的配）的配）的配）的配置方式在系置方式在系置方式在系置方式在系统统统统之之之之间间间间采用了光采用了光采用了光采用了光缆连缆连缆连缆连接。接。接。接。FC-ALFC-AL使光使光使光使光纤纤纤纤通道能通道能通道能通道能够够够够直接作直接作直接作直接作为为为为硬硬硬硬盘连盘连盘连盘连接接口，接接口，接接口，接接口，为为为为高吞吐量性能密集型系高吞吐量性能密集型系高吞吐量性能密集型系高吞吐量性能密集型系统统统统的的的的设计设计设计设计者开辟了一条提高者开辟了一条提高者开辟了一条提高者开辟了一条提高I/OI/O性能水平的途径。目前高端存性能水平的途径。目前高端存性能水平的途径。目前高端存性能水平的途径。目前高端存储产储产储产储产品使用的都是品使用的都是品使用的都是品使用的都是FCFC接口的硬接口的硬接口的硬接口的硬盘盘盘盘。FC FC硬硬硬硬盘盘盘盘名称由于通名称由于通名称由于通名称由于通过过过过光学物理通道光学物理通道光学物理通道光学物理通道进进进进行工作，因此起名行工作，因此起名行工作，因此起名行工作，因此起名为为为为光光光光纤纤纤纤硬硬硬硬盘盘盘盘，现现现现在也支持在也支持在也支持在也支持铜线铜线铜线铜线物理通道。关于光物理通道。关于光物理通道。关于光物理通道。关于光纤纤纤纤硬硬硬硬盘盘盘盘以其以其以其以其的的的的优优优优越的性能、越的性能、越的性能、越的性能、稳稳稳稳定的定的定的定的传输传输传输传输，在企，在企，在企，在企业业业业存存存存储储储储高端高端高端高端应应应应用中担当用中担当用中担当用中担当重要角色。重要角色。重要角色。重要角色。业业业业界普遍关注的焦点在于光界普遍关注的焦点在于光界普遍关注的焦点在于光界普遍关注的焦点在于光纤纤纤纤接口的接口的接口的接口的带宽带宽带宽带宽。最。最。最。最早普及使用的光早普及使用的光早普及使用的光早普及使用的光纤纤纤纤接口接口接口接口带宽为带宽为带宽为带宽为1Gb1Gb，随后，随后，随后，随后2Gb2Gb带宽带宽带宽带宽光光光光纤产纤产纤产纤产品品品品统统统统治市治市治市治市场场场场已已已已经长经长经长经长达三年达三年达三年达三年时间时间时间时间。现现现现在最新的在最新的在最新的在最新的带宽标带宽标带宽标带宽标准是准是准是准是4Gb4Gb，目前普遍厂商都已，目前普遍厂商都已，目前普遍厂商都已，目前普遍厂商都已经经经经推出推出推出推出4Gb4Gb相关新品。相关新品。相关新品。相关新品。9.RAID技技术术 冗余磁盘阵列(RAID-Redundant Array of Inexpensive Disks)技术，通过对多个硬盘进行条带化处理，有效数据和校验数据被均匀分布在多个硬盘中并加入校验数据，当有硬盘损坏时，通过校验数据恢复损坏硬盘中的数据。同时，RAID系统可以大幅度提高磁盘数据的性能。通过配置并使用RAID系统，可以最大限度地减少由于硬件损坏造成的系统故障和数据丢失。目前常用的RAID类型可分为：RAID0、RAID1、RAID3、RAID5、RAID6等及组合。10.RAID011.RAID112.RAID513.RAID6 RAID 6 与RAID 5相比,增加了第二个独立的奇偶校验信息块。两个独立的奇偶系统使用不同的算法,数据的可靠性非常高.即使两块磁盘同时失效,也不会影响数据的使用。但需要分配给奇偶校验信息更大的磁盘空间,相对于RAID 5有更大的“写损失”。14.DASDASDAS（Direct Attached StorageDirect Attached Storage，直接附属存，直接附属存储储）被）被定定义为义为直接直接连连接在各种服接在各种服务务器或客器或客户户端端扩扩展接口展接口下的数据存下的数据存储设备储设备，它依，它依赖赖于服于服务务器，其本身是器，其本身是硬件的堆叠，不硬件的堆叠，不带带有任何存有任何存储储操作系操作系统统。在。在这这种种方式中，存方式中，存储设备储设备是通是通过电缆过电缆（通常是（通常是SCSISCSI接口接口电缆电缆）直接到服）直接到服务务器的，器的，I/OI/O（输输入入/输输入）入）请请求求直接直接发发送到存送到存储设备储设备。15.NASn nNASNAS（Network Attached StorageNetwork Attached Storage，网，网络络附属存附属存储储），是一种），是一种专业专业的网的网络络文件存文件存储储及文件及文件备备份份设备设备，或称，或称为为网网络络直直联联存存储设备储设备、网、网络络磁磁盘阵盘阵列。列。n nNASNAS是一种是一种专业专业的网的网络络文件存文件存储储及文件及文件备备份份设备设备，它是基，它是基于于LANLAN（局域网）的，按照（局域网）的，按照TCP/IPTCP/IP协议进协议进行通信，以文件行通信，以文件的的I/OI/O（输输入入/输输出）方式出）方式进进行数据行数据传输传输。一个。一个NASNAS里面包里面包括核心括核心处处理器，文件服理器，文件服务务管理工具，一个或者多个的硬管理工具，一个或者多个的硬盘盘驱动驱动器用于数据的存器用于数据的存储储。NAS NAS 可以可以应应用在任何的网用在任何的网络环络环境当中。主服境当中。主服务务器和客器和客户户端可以非常方便地在端可以非常方便地在NASNAS上存取上存取任意格式的文件，包括任意格式的文件，包括SMBSMB格式（格式（WindowsWindows）NFSNFS格式格式（UnixUnix，LinuxLinux）和）和CIFSCIFS格式等等。格式等等。NASNAS系系统统可以根据服可以根据服务务器或者客器或者客户户端端计计算机算机发发出的指令完成出的指令完成对对内在文件的管理。内在文件的管理。16.17.n nSANSAN（Storage AreaNet workStorage AreaNet work，存，存储储区域网区域网络络）。它是一种）。它是一种通通过过光光纤纤集集线线器、光器、光纤纤路由器、光路由器、光纤纤交交换换机等机等连连接接设备设备将将磁磁盘阵盘阵列、磁列、磁带带等存等存储设备储设备与相关服与相关服务务器器连连接起来的高速接起来的高速专专用子网。用子网。n nSANSAN由三个基本的由三个基本的组组件构成：接口（如件构成：接口（如SCSISCSI、光、光纤纤通道、通道、ESCONESCON等）、等）、连连接接设备设备（交（交换设备换设备、网关、路由器、集、网关、路由器、集线线器等）和通信控制器等）和通信控制协议协议（如（如IPIP和和SCSISCSI等）。等）。这这三个三个组组件件再加上附加的存再加上附加的存储设备储设备和独立的和独立的SANSAN服服务务器，就构成一个器，就构成一个SANSAN系系统统。n nSANSAN提供一个提供一个专专用的、高可靠性的基于光通道的存用的、高可靠性的基于光通道的存储储网网络络，SANSAN允允许许独立地增加它独立地增加它们们的存的存储储容量，也使得管理及集中容量，也使得管理及集中控制（特控制（特别别是是对对于全部存于全部存储设备储设备都集群在一起的都集群在一起的时时候）更候）更加加简简化。而且，光化。而且，光纤纤接口提供了接口提供了10 km10 km的的连连接接长长度，度，这这使使得物理上分离的得物理上分离的远远距离存距离存储变储变得更容易得更容易.18.FC SAN 结结构构19.IP SAN（ISCSI）结结构构20.磁磁带带技技术术n nDATDAT磁磁带带技技术术DATDAT磁磁带带技技术术最初是由惠普公司（最初是由惠普公司（HPHP）与索尼公）与索尼公司（司（SONYSONY）共同开）共同开发发出来的。出来的。这这种技种技术术以螺旋以螺旋扫扫描描记录为记录为基基础础，将数据，将数据转转化化为为数字后再存数字后再存储储下下来，早期的来，早期的DATDAT技技术术主要主要应应用于声音的用于声音的记录记录，后，后来随着来随着这这种技种技术术的不断完善，又被的不断完善，又被应应用在数据存用在数据存储领储领域里。域里。4mm4mm的的DATDAT经历经历了了DDS-1DDS-1、DDS-2DDS-2、DDS-?DDS-?、DDS-4DDS-4几种技几种技术阶术阶段，容量跨度在段，容量跨度在1GB-1GB-12GB12GB。目前一盒。目前一盒DATDAT磁磁带带的存的存储储量可以达到量可以达到12GB12GB，压缩压缩后后则则可以达到可以达到24GB24GB。DATDAT技技术术主要主要应应用于用于用用户户系系统统或局域网。或局域网。DATDAT在非常合理的价位提供在非常合理的价位提供高高质质量的数据保量的数据保护护。21.n nDLT磁带技术DLT磁带技术源于1/2英寸磁带技术。1/2英寸磁带机技术出现很早，主要用于数据的实时采集，DLT磁带由DEC和Quantum公司联合开发。由于磁带体积庞大，DLT磁带机全部是5.25英寸全高格式。DLT产品由于高容量，主要定位于中、高级的服务器市场与磁带库系统。目前DLT驱动器的容量从10GB到80GB不等，数据传送速度相应由1.25MB/秒至10MB/秒。22.n nLTOLTO磁磁带带技技术术LTOLTO磁磁带带技技术术采用采用线线性磁性磁带带开放开放协议协议。是由。是由HPHP、IBMIBM、SeagateSeagate这这三家厂商在三家厂商在19971997年年1111月月联联合制定的，合制定的，其其结结合了合了线线性多通道、双向磁性多通道、双向磁带带格式的格式的优优点，基点，基于服于服务务系系统统、硬件数据、硬件数据压缩压缩、优优化的磁道面和高化的磁道面和高效率效率纠错纠错技技术术，来提高磁，来提高磁带带的能力和性能。的能力和性能。LTOLTO技技术术有两种存有两种存储储格式，即高速开放磁格式，即高速开放磁带带格式格式UltriumUltrium和快速和快速访问访问开放磁开放磁带带格式格式AccelisAccelis，它，它们们可可分分别满别满足不同用足不同用户对户对LTOLTO存存储储系系统统的要求。非的要求。非压压缩缩存存储储容量容量100GB-400GB100GB-400GB、传输传输速率最大速率最大20MB/s20MB/s、压缩压缩后容量可达后容量可达200GB-800G200GB-800G，而且具有增，而且具有增长长的空的空间间。非常适合。非常适合备备份、存份、存储储和和归归档档应应用。用。23.备备份技份技术术 备备份就是通份就是通过过特定的特定的办办法将必要文件复制到法将必要文件复制到转储转储设备设备的的过过程，程，转储设备转储设备是指用于放置数据拷是指用于放置数据拷贝贝的的磁磁带带或磁或磁盘盘。网。网络设备络设备运行和运行和维护过维护过程中，程中，经经常常会有一些会有一些难难以以预预料的因素料的因素导导致数据的致数据的丢丢失，如天失，如天灾人灾人祸祸、硬件、硬件毁毁损损、操作失、操作失误误等，而且所等，而且所丢丢失的失的数据通常又数据通常又对对企企业业务业业务有着有着举举足足轻轻重的作用。所重的作用。所以必以必须联须联系数据的特性系数据的特性对对数据及数据及时备时备份，以便于份，以便于在灾在灾难发难发生后能迅速恢复数据。生后能迅速恢复数据。24.备备份份类类型型（1 1）完全）完全备备份（份（Full BackupFull Backup）完全完全备备份，就是份，就是对对整个系整个系统进统进行包括系行包括系统统和数据的和数据的完全完全备备份，而不管它是否被改份，而不管它是否被改变变。（2 2）增量）增量备备份份(Incremental Backup)(Incremental Backup)增量增量备备份指每次份指每次备备份的数据只是相当于上一次份的数据只是相当于上一次备备份份后增加的和修改后增加的和修改过过的数据。增量的数据。增量备备份可分份可分为为多多级级，每一次增量都源自上一次每一次增量都源自上一次备备份后的改份后的改动动部分。部分。（3 3）差量）差量备备份份(Differential Backup)(Differential Backup)差量差量备备份就是每次份就是每次备备份的数据是相份的数据是相对对于上一次全于上一次全备备份之后新增加的和修改份之后新增加的和修改过过的数据，如果只存在两次的数据，如果只存在两次备备份，份，则则增量增量备备份和差异份和差异备备份内容一份内容一样样。25.备备份方式份方式n n基于主机（Host-Based）方式 n n基于局域网（LAN-Based）方式 n nLAN-Free方式 n nServer-Free方式 26.