软考——RAID技术及网络存储技术知识小结
如上图所示的存储系统由 9 块 4TB 的磁盘组成一个 RAID5 级别的 RAID 组， 并配置 1 块全局热备盘， 则该存储系统最多可坏掉 ？块磁盘而不丢失数据？
实际可用存量为 ？ TB（每块磁盘的实际可用容量按照 4TB 计算）
该存储域网络为 ？ 网络
（2019年网工下午题第二题）
首先我们粗略的了解下RAID技术
RAID为Redundant Arrays of Independent Disks的简称，中文为廉价冗余磁盘阵列。RAID的级别从RAID概念的提出到现在，有明确标准级别分别是0、1、2、3、4、5等。但是最常用的是0、1、3、5四个级别。其他还有6、7、10、30、50等。
RAID0：RAID 0 – Disk Stripping without parity （常用）
又称数据分块，即把数据分成若干相等大小的小块，并把它们写到阵列上不同的硬盘上，这种技术又称“Stripping”（即将数据条带化）。这种把数据分布在多个盘上，在读写时是以并行的方式对各硬盘同时进行操作。从理论上讲，其容量和数据传输率是单个硬盘的N倍。N为构成RAID0的硬盘总数。当然，若阵列控制器有多个硬盘通道时，对多个通道上的硬盘进行RAID0操作，I/O性能会更高。因此常用于图象，视频等领域，RAID0 I/O传输率较高，但平均故障时间MTTF只有单盘的N分之一，因此RAID0可靠性最差。
RAID0 一般适用于对性能要求严格但对数据安全性和可靠性不高的应用，如视频、音频存储、临时数据缓存空间等。
优点：低成本、高读写性能、100%的 高存储空间利用率
缺点：不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复
RAID1：RAID 1 – Disk Mirroring（较常用）
又称镜像。即每个工作盘都有一个镜像盘，每次写数据时必须同时写入镜像盘，读数据时只从工作盘读出，一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘，从镜像盘中读出数据。当更换故障盘后，数据可以重构，恢复工作盘正确数据，这种阵列可靠性很高，但其有效容量减小到总容量一半以下
优点：安全性好、技术简单、管理方便
缺点：利用率低，成本高
RAID1常用于对容错要求极严的应用场合，如财政、金融等领域。
RAID2 （已淘汰）
RAID2 称为纠错海明码磁盘阵列，其设计思想是利用海明码实现数据校验冗余。在 RAID2 中，数据按位存储，每块磁盘存储一位数据编码，磁盘数量取决于所设定的数据存储宽度，可由用户设定。RAID2 的数据宽度越大，存储空间利用率越高，但同时需要的磁盘数量也越多。
海明码具备纠错能力，因此 RAID2 可以在数据发生错误的情况下对纠正错误，保证数据的安全性。它的数据传输性能相当高，设计复杂性要低于后面介绍的 RAID3、RAID4 和 RAID5.
缺点：海明码的数据冗余开销太大，而且 RAID2 的数据输出性能受阵列中最慢磁盘驱动器的限制。再者，海明码是按位运算，RAID2 数据重建非常耗时。由于这些显著的缺陷，再加上大部分磁盘驱动器本身都具备了纠错功能，因此 RAID2 在实际中很少应用，没有形成商业产品，目前主流存储磁盘阵列均不提供 RAID2 支持。
RAID3：RAID 3 – Parallel Disk Array（较常用）
为单盘容错并行传输。即采用Stripping技术将数据分块，对这些块进行异或校验，校验数据写到最后一个硬盘上。它的特点是有一个盘为校验盘，数据以位或字节的方式存于各盘（分散记录在组内相同扇区的各个硬盘上）。当一个硬盘发生故障，除故障盘外，写操作将继续对数据盘和校验盘进行操作。而读操作是通过对剩余数据盘和校验盘的异或计算重构故障盘上应有的数据来进行的。
优点：RAID3 完好时读性能与 RAID0 完全一致，并行从多个磁盘条带读取数据，性能非常高，同时还提供了数据容错能力，具有很高可靠性
缺点：每次读写要牵动整个组，每次只能完成一次I/O
适用场合：大容量数据的顺讯访问应用，如影像处理、流媒体服务等
RAID4（不常用）
RAID4是按块（扇区）存取，可以单独地对某个盘进行操作，只需涉及组中两块硬盘（一块数据盘，一块校验盘）即可，从而提高了小量数据I/O速度。
优点：非常好的读性能
缺点：对于随机分散的小数据量I/O，固定的校验盘又成为I/O瓶颈，例如：事务处理。作两个很小的写操作，一个写在drive2的stripe1 上，一个写在drive3的stripe2上，它们都要往校验盘上写，所以发生争用校验盘的问题。
RAID5：RAID 5 – Striping with floating parity drive（最常用）
是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列方式，没有固定的校验盘，而是按某种规则把奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的硬盘上，所以在每块硬盘上，既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题，使得在同一组内可以并发进行多个写操作。所以RAID5即适用于大数据量的操作，也适用于各种事务处理，它是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列。当有N块阵列盘时，用户空间为N-1块盘容量。
RAID3、RAID5中，在一块硬盘发生故障后，RAID组从ONLINE变为DEGRADED方式，但I/O读写不受影响，直到故障盘恢复。但如果DEGRADED状态下，又有第二块盘故障，整个RAID组的数据将丢失。
亦即只允许有一块硬盘出现损坏
网络存储技术类型
Ⅰ：DAS(DirectAttachedStorage，直接附加存储)
是将磁盘存储设备直接通过电缆连接到服务器的方式。这种连接方式主要应用于单机或2台主机的集群环境中，主要优点是存储容量扩展的实施简单，投入成本少，见效快，但由于没有网络结构，扩充能力差。DAS本身支持冗余备份(RAID)技术，但一般来讲增加服务器硬盘后，做RAID需要重新启动服务器，造成必须中断网络后才能实现扩容，不利于7×24小时不停机的工作模式，尤其是电力、电信等部门。
Ⅱ：NAS(NetworkAttachedStorage，网络附加存储)
是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，或称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列，一个NAS里面包括存储器件(如磁盘阵列、磁带驱动器或可移动存储介质等)和内嵌系统软件。NAS是一个集中化管理的数据中心，能够响应不同主机和服务器的数据需求。其模式以网络为中心，利用现有的以太网网络资源来接入专用的网络存储设备，而不需另外部署光纤交换机网络来连接传统的存储设备。NAS基于LAN，通常在LAN上有自己的节点，按照TCP/IP协议进行通信，面向消息传递，以文件I/O方式进行数据传输。由于TCP/IP协议设计的初衷是用于数据通信，所以不适合密集型大规模的数据传输。
主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件。NAS系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。由于文件系统放置于存储设备之上，用户的数据只要保存一个拷贝，即可被前端的各种类型的主机所使用，因此具备主机无关性。
Ⅲ：SAN(StorageAreaNetwork，存储区域网络)
是通过光纤通道将多台服务器与统一的存储系统进行连接，形成由大量存储器构成的后端存储网，它不同于我们常说的网络，而是位于服务器后端，为连接服务器、磁盘阵列、带库等存储设备而建立的高性能网络。SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN提供了良好的存储连接，服务器可以访问存储区域网上的任何存储设备，如带库、磁盘阵列;同时存储设备之间、存储设备同SAN交换机之间也可以进行通信。
SAN特别适合于服务器集群、灾难恢复等大数据量传输的关键领域。与传统技术相比，SAN技术的最大特点是将存储设备从传统的以太网中隔离出来，成为独立的存储区域网络。
SAN方式与交换机相连，不直连于网络。这是SAN与NAS、DAS存储方式的显著区别
三种网络存储方式的适用场合及比较：
NAS：是低成本、易安装的点式方案，适用于长距离的小数据块传输，如工作组级和部门级的存储，或者是用于如Web服务那样需要高效存取文件的环境。
SAN：SAN解决方案则是企业规模的方案，要传送大量的数据，需要非常先进的计划，而且采用光纤通道(FC)技术和SAN管理软件，可应用于关键任务，基于交易的数据库应用处理。
现在我们再回到文章开头的题目：
存储系统由 9 块 4TB 的磁盘组成一个 RAID5 级别的 RAID 组， 并配置 1 块全局热备盘， 则该存储系统最多可坏掉 ？块磁盘而不丢失数据？
实际可用容量为 ？ TB（每块磁盘的实际可用容量按照 4TB 计算）
该存储域网络为 ？ 网络
答案：最多可坏掉一块磁盘
可用容量：(9-1)*4=32
存储网络为IP-SAN网络