网络存储技术知识检验.doc

网络存储技术知识检验
第一节 信息存储技术介绍
Ÿ 数据中心基础架构的五个核心技术要素是什么？
答：1、应用程序；2、数据库——数据库管理系统（DBMS）和数据的物理和逻辑储存；3、服务器/操作系统；4、网络（局域网和SAN）；5、存储阵列
Ÿ 信息存储系统的七个要求是什么？
答：1、可管理性；2、数据完整性；3、可用性；4、安全性；5、容量；6、可扩展性；7、性能
Ÿ 数据中心的常见管理活动有哪些？
答：1、资源调配/容量/资源规划；2、监控；3、报告
第二节 存储系统体系结构
Ÿ 主机有哪些示例？
答：1、便携式计算机；2、服务器；3、大型机；4、服务器组
Ÿ 介绍大多数主机中都包含的硬件组件。
答：硬件：CPU、内存、总线、磁盘、端口和接口
Ÿ 操作系统有什么功能？
答：1、提供应用程序访问数据所需的服务；2、监控并响应用户操作和环境；3组织和控制硬件组件；4、将硬件组件连接到应用程序层和用户；5、管理存储和通信等系统活动
Ÿ 文件系统有什么功能？
答：提供数据访问和数据存储的逻辑结构
Ÿ 什么是卷管理？
答：卷管理器是介于文件系统和物理磁盘之间的可选中间层。它可以聚合几个较小的磁盘以 形成较大的虚拟磁盘，并且可以让较高级别的程序和应用程序看到此虚拟磁盘。它优化了存储访问并简化了存储资源管理。我们将在本课程后面部分对卷管理器进行更加详细地介绍。
第三节 连接性
Ÿ 小型系统环境包括哪些主要的物理连接组件？
答： 1、总线；2、端口；3、电缆
Ÿ 网络存储计算环境包括哪些主要的物理连接组件？
答：1、HBA（主机端接口） — 主机总线适配器连接主机与存储设备；2、光缆 — 光缆可增加距离，并减少电缆使用量；3、交换机 — 用于控制多个连接设备的访问；4、控制器 — 使用高可用组件的精密交换机；5、桥 — 连接网络的不同部分
Ÿ 所有计算环境中包括哪些主要的逻辑连接协议？
答：1、PCI； 2、IDE/ATA； 3、SCSI
第四节 物理磁盘
Ÿ 描述驱动器上传动臂、读/写磁头和控制器的用途。
答：传动臂：将 读/写磁头 定位在盘片上需要写入或读取数据的位置
读/写磁头：数据通过读/写磁头（或 R/W 磁头）进行读取和写入
控制器：控制器是一个印刷电路板，安装在磁盘驱动器的底部。它包含一个微处理器以及一些内部内存、电路和固件，其中微处理器用于控制：
1、磁盘轴马达的电源和马达速度；2、驱动器与主机 CPU 之间的通信方式；3、读/写操作，方法是通过移动传动臂以及在 R/W 磁头之间进行切换；4、优化数据访问
Ÿ 磁道、扇区和柱面之间有什么区别？
答：1、磁道是指围绕磁盘轴的同心环，其中包含数据；2、磁道可划分成多个扇区。扇区是可独立寻址的最小存储单元；3、柱面是指每个驱动器盘片上下两个表面上的一组相同的磁道。通常，驱动器磁头的位置由柱面编号而不是磁道编号表示。
Ÿ 为什么使用分区位记录？
答：分区位记录可以更有效地使用磁盘。它根据磁道与磁盘中心的距离对磁道进行组合分区。在每个分区中，每条磁道都分配有适当数目的扇区。这就意味着与外部边缘的分区相比，盘片中心附近的分区中每条磁道所包含的扇区数目较少。
Ÿ 寻道时间和旋转延迟之间有什么区别？
答：寻道时间描述了在盘片上径向定位读/写磁头所需要的时间。通常发布的规范包括以下几项：
1、全程 － 在磁盘的整个宽度范围内（即从最里面的磁道到最外面的磁道）移动所需要的时间
2、平均 － 从一条随机磁道移动到另一条随机磁道所需要的平均时间（通常列为全程时间的三分之一）
3、道间 － 在相邻磁道之间移动所需要的时间，其中每种规范的单位均为毫秒 (ms)。
旋转延迟是指盘片旋转并定位读/写磁头下的数据所需要的时间：
1、旋转延迟取决于磁盘轴的转速，单位为毫秒 (ms)
2、平均旋转延迟是全程旋转所需时间的一半
3、与寻道时间一样，对于读取或写入磁盘上的随机扇区与读取或写入相邻扇区而言，旋转延迟对前者的影响更大。
Ÿ 内部数据传输率和外部数据传输率之间有什么区别？
答：内部传输率 — 将数据从磁盘表面移动到磁盘表面单个 磁道上的 R/W 磁头的速度。此速度也称为突发传输率；要实现稳定的内部传输率，还需要考虑其他因素，如寻道时间
外部传输率 － 数据可通过接口移动到 HBA 的速率。突发传输率通常为所公布的接口速度（如 ATA/133 的突发传输率为 133 MB/s）；稳定的外部传输率低于接口速度
Ÿ MTBF 规范有何用途？
答：平均无故障时间 (MTBF) 是指设备发生失能故障前可预计的工作时间量。该时间基于平均值计算得出，因此只能用于提供估计值。MTBF 以小时为单位（如 750,000 小时）。
- MTBF 根据对大量驱动器的总体分析得出，因此并不能用于确定指定驱动器实际能够持续多长时间。
- MTBF 通常与驱动器的使用寿命一同使用，用于描述驱动器组件在磨损前预计可工作的时间长度（如 2 年）。
第五节 RAID 阵列
Ÿ 什么是 RAID 阵列？
答：RAID（独立磁盘冗余阵列）可将阵列中的两个或更多磁盘驱动器组合成一个 RAID 集或 RAID 组。对于主机而言，RAID 集犹如单个磁盘驱动器。
Ÿ RAID 阵列提供了哪些好处？
答：正确实施的 RAID 集可以提供：1、更高的数据可用性；2、改进的 I/O 性能；3、精简的存储设备管理
Ÿ 可以使用哪些方法提高 RAID 阵列中的数据可用性？
答：可用“奇偶校验”：奇偶校验是一种冗余检查，可确保在不使用全套备份驱动器的情况下，即可对数据加以保护。
Ÿ RAID 3 与 RAID 5 之间的主要区别是什么？
答：RAID 3 总是读取和写入所有磁盘上整个条带的数据。不会发生仅进行部分写入，从而更新某个条带中众多区块中的一个区块的情况：
- 优点 — 磁盘总数比镜像解决方案中的要少（例如，在包含 5 个磁盘的组中，磁盘总数是数据磁盘的 1.25 倍）；足够的带宽，可传输大量数据
- 缺点 — 处理小型数据块的效率低下。因此，它不适合用在事务处理应用中。如果在同一 RAID 3 组中有多个驱动器发生故障，数据将会丢失。
- 性能 — 数据读取/写入传输速率高。磁盘故障会对吞吐量造成严重影响。重建过程缓慢。
- 数据保护 — 使用奇偶校验改进容错能力
- 分条 — 字节级到多数据块级（取决于供应商实施）
- 应用 — 使用大型顺序数据访问的应用情形，如医疗和地理成像
RAID 5 不会像 RAID 3 那样，在所有磁盘上并行读取和写入数据。相反，它会执行独立的读取和写入操作。它没有专用的奇偶校验驱动器；数据和奇偶校验信息分布在组中的所有驱动器上。
- 优点 — 功能最全面的 RAID 级别。传输速率高于单个驱动器的速率，但总体 I/O 速率较高。在并行处理（多任务）应用/环境中使用效果较佳。由于使用奇偶校验而非镜像，因而实现了成本节省。
- 缺点 — 与 RAID 3 相比，传输速率较慢。小型写入速度慢，因为它们需要进行读取-修改-写入RMW) 操作。在恢复和重建模式下性能有所降低；如果同一个组中有多个驱动器丢失，将会造成数据丢失。
- 性能 — 数据事务处理读取速率较高，数据事务处理写入速率中等。奇偶校验磁盘与数据磁盘之间的比率较低。聚合传输速率较高
- 数据保护 — 如果一个磁盘发生故障，将会降低整个卷的性能。重建比较困难（与 RAID 级别 1相比）。
- 磁盘 — 5 个磁盘和 9 个磁盘的组非常流行。大多数实施都允许使用其他 RAID 集大小。
- 分条 — 数据块级或多数据块级
- 应用 — 文件和应用程序服务器、数据库服务器、WWW、电子邮件和新闻服务器
Ÿ 什么是热备盘？
答：热备盘是 RAID 阵列中的一个空闲组件（通常为驱动器），使用它可临时替换故障组件。
Ÿ 什么是RAID 7阵列、主要作用以及应用场合？（新增）
答：概念：RAID 7磁盘阵列全称叫“Optimized Asynchrony for High I/O Rates as well as High Data Transfer Rates(最优化的异步高I/O速率和高数据传输率)”，可以理解为一个独立存储计算机，它自身带有操作系统和管理工具，完全可以独立运行。
主要作用：1、RAID 7磁盘阵列所有的I/O传送均是同步进行的，可以分别控制，这样提高了系统的并行性，提高系统访问数据的速度；
2、每个磁盘都带有高速缓冲存储器，实时操作系统可以使用任何实时操作芯片，达到不同实时系统的需要；
3、允许使用SNMP协议进行管理和监视，可以对校验区指定独立的传送信道以提高效率；
4、可以连接多台主机，因为加入高速缓冲存储器，当多用户访问系统时，访问时间几乎接近于0；
5、由于采用并行结构，因此数据访问效率大大提高。
应用场合：RAID 7自身带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运 行，不占用主机CPU资源。
第六节 磁盘存储系统
Ÿ 智能存储系统的部件有哪些？
答：从概括的级别来看，智能存储系统的组件包括：前端、缓存、后端、物理磁盘。
Ÿ 整体式阵列与模块化阵列之间有何区别？
答：整体式存储系统适用的目标级别通常是企业级，在具有数百个驱动器的强大系统中集中管理数据。它们具有下列特征：1、很大的存储容量；2、大容量缓存可高效而优化地为主机 I/O 提供服务；3、冗余组件提供了改进的数据保护和可用性；4、许多内置功能使其具有更高的可靠性和容错性；5、通常连接到大型机或功能非常强大的开放系统主机；6、有多个前端端口提供到多个服务器的连接；7、有多个后端光纤通道控制器或 SCSI RAID 控制器用于管理磁盘处理。
模块化存储系统通常为较少数量的 Windows 或 Unix 服务器提供存储。模块化存储系统通常设计有两个控制器，每个控制器都包含主机接口、缓存、RAID 处理器和磁盘驱动器接口。它们具有下列特征：1、总存储容量较小且全局缓存较少（与整体式阵列相比）；2、用于连接到服务器的前端端口较少；3、随所连接服务器数目的增多性能可能会降低；4、冗余有限；5、基于阵列的本地和远程复制选项较少
Ÿ 读缓存命中与读缓存未命中之间有何区别？
答：当主机发出读请求时，前端控制器访问标记 RAM 来确定所需数据是否已存在于缓存中。如果在缓存中发现了所请求的数据，这称为缓存命中。
Ÿ 数据将被直接发送到主机，不需要执行任何磁盘操作。
Ÿ 这提供了快速的响应。
如果在缓存中未发现数据，则该操作称为缓存未命中。
Ÿ 如果缓存未命中，则必须从磁盘读取数据。后端控制器访问相应的磁盘并检索所请求的数据。
Ÿ 数据通常被放置到缓存中然后再发送到主机。
Ÿ “最近最少使用的”算法与“最近最常使用的”算法之间有何区别？
答：最近最少使用的 (LRU) — 持续监视对缓存中数据的访问，“长时间”没有被访问的地址可以立即释放，也可以标记为供重新使用的备选者。此算法假定主机将不再请求一段时间内未访问的数据。地址处于非活动状态多长时间后才应当被释放取决于具体实施。非常确定的一点是，如果某个地址包含尚未提交到磁盘的写入数据，则在重新使用该地址前自然会将数据写入到磁盘。
最近最常使用的 (MRU) — 是 LRU 的对立算法。最近最常访问的地址将被释放或者标记为供重新使用的备选者。此方法假定在一段时间内可能不再需要最近刚访问过的数据。
Ÿ 直写式缓存与回写式缓存之间有何区别？
答：直写式缓存 — 数据放置在缓存中，立即写入到磁盘，向主机发送确认。因为数据一到达就提交到磁盘，所以数据丢失风险很低。因为磁盘的机械延迟，写响应时间会比较长。
回写式缓存 — 数据放置在缓存中并立即向主机发送确认。稍后的某个时间，将来自几个写入的数据一起提交（转储）到磁盘。在出现故障时，未提交的数据有丢失风险。写响应时间要短得多，因为写操作不受磁盘的机械延迟影响。
４