存储基础

存储基本概念

储存

存储就是根据不同的应用程序环境，通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上，并能保证有效的访问

• 数据临时或者长期驻留的物理介质
• 需要保证数据能够及时的被读取或者保存
• 需要保证数据完整安全有效

存储系统的分类

• 从存储的连接或者构建方式来看有三种：
  DAS（Direct-Attached Storage 直连附属存储）
  NAS（Network Attached Storage 网络附属存储）
  SAN ( Storage Area Network 存储区域网络）

DAS（Direct Attached Storage）：

即主机设备或者计算设备直接通过物理接口和线缆连接存储磁盘，从而获得存储资源。

• 优点：简单
• 缺点：独立的数据存储模式、不能共享访问

NAS存储

NAS：（Network Attached Storage）：即“网络连接存储”

• 主机访问存储必须通过LAN共享
• 提供的存储已经指定了对应的文件系统
• 提供网络文件共享功能
• 支持的协议包括 CIFS、NFS

Windows的文件夹共享，就是NAS存储的范畴

• 优点：可实现跨平台的数据共享
• 缺点：应用有局限，比如无法在NAS存储上安装操作系统

SAN存储

SAN：（Storage Area Network）：即“存储区域网”。

• 主机可以访问任何存储设备，存储设备之间可以互访

• 主机、存储设备可以独立扩展

• 优点：可靠性高

• 缺点：成本较高，维护有难度

• SAN存储，主要包括两种网络架构的SAN：一种是基于IP网络的IP SAN，一种是基于FC网络的FC SAN

IP SAN

• 主机端：额外的网卡接口和客户端（OS一般自带）
• 网络：线速以太网交换机
• 存储器：具备iscsi的接口
• 优点：利旧、扩展性好
• 缺点：开销大、可靠性相比FC差

FC SAN

• 主机端：FC HBA卡
• 网络：FC的交换机
• 存储器：具备FC接口（4G/8G/16G）
• 优点：可靠性高、性能比IPSAN好
• 缺点：需要FC，技术门槛高，扩展性差

分类总结

存储服务分类

存储的重要特性及相关技术名词

RAID（Redundant Array of Independent Disks）独立磁盘冗余阵列
实现RAID功能的部件：服务器有一块单独的RAID卡，存储设备上有相应的RAID控制器。

• 解决了单个磁盘容量的限制
• 解决了单个磁盘速度的限制
• 解决了数据可靠性问题

RAID技术将多个单独的物理磁盘以不同的方式组合成一个逻辑磁盘，从而提高了磁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。

RAID 0

• 数据条带化，无校验，逻辑磁盘容量等于磁盘容量之和
  

RAID 1

• 数据镜像，无校验，逻辑磁盘容量等于物理磁盘容量之和的1/2
  

RAID 5

• 数据条带化，校验信息分布式存放，逻辑磁盘容量等于（N-1)块磁盘的容量之和
  
• RAID 5不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。 RAID 5可以理解为是RAID 0和RAID 1的折衷方案。RAID 5可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。RAID 5具有和RAID 0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID 5的磁盘空间利用率要比RAID 1高，存储成本相对较低。

备份

传统意义上备份是指利用备份软件把数据从磁盘备份到（磁带）磁盘进行离线保存；由如下组件组成：

• 备份的要素

1. 备份管理服务器（安装了备份服务端软件的服务器）
2. 备份网络（可以是以太网或者FC网络）
3. 备份软件（安装在需要备份的主机上）
4. 备份存储介质（用于保存数据的存储空间）

• 注意：
  在虚拟化环境中，往往备份软件客户端，被集成在底层，不需要单独安装，也称之为无代理备份，所以针对虚拟机，一般只需要借助虚拟化平台的备份管理功能和备份存储介质，即可实现虚拟机的数据的备份。

快照

• 快照是特定数据集的一个完整可用拷贝，该数据集包含源数据在拷贝点的静态映像；快照可以是数据再现的一个副本或者复制。
  快照可以用于备份数据，特点是非常快。
  
• 如果把数据看成是一个目录索引+内容，那么元数据就是目录，快照的原理就是只拷贝目录索引，所以速度非常快。
  目录其实是指针，但你需要找回原先数据，可以根据目录指向到原先的数据位置读出。
  如果原先的数据做了删除、修改操作，那么变化的地方会被拷贝到一个新存储空间，并配上“二级目录”，恢复时候两级目录合并形成完整的数据。

持续数据保护CDP

CDP （Continuous Data Protection）
持续数据保护，是一种数据保护方案

• 持续数据保护是一套方法，它可以捕获或跟踪数据的变化，并将其在生产数据之外独立存放，以确保数据可以恢复到过去的任意时间点

• CDP是一个“录像机”，能够记录下来每一次IO的变化，并且可指定恢复到具体节点。是一种实时备份的技术，和传统备份技术相比，它可以持续跟踪数据变化，并记录。
  用于对于数据安全保护要求级别非常高的场景，比如：财务系统、销售订单系统等。
  假设订单系统做了CDP，你刚下完一个单子订单系统就崩溃了，可通过CDP回退到一秒前的状态，找回订单。

存储性能相关的技术名词

• 从存储系统的角度，常见的和存储系统性能相关的技术指标有：

IOPS：每一秒能够处理IO（意为一次读写的操作）的数量。
例如：一块 普通的PC硬盘的IOPS在80左右，而一块高性能的SSD固态硬盘，IOPS在10-20万左右

IO吞吐量：吞吐的单位一般为MB/s，比如我们向U盘拷贝数据的时候，一般可以到10-60MB/秒

IO Response Time（响应时间）：这个是衡量IO成功操作的响应时间，取决于很多因素，比如网络带宽，比如自身的IOPS能力

市面上传统存储产品及新型存储

市面上的主流独立存储品牌和常见型号

市面上的存储品牌，国际厂商有EMC、NetAPP、IBM、当然国内有宏杉存储、华为、浪潮、宝德、同友

主要存储

存储需求驱动

• 存储海量数据
  互联网一分钟，发出2亿400万封邮件；下载4.7万个App；全球传送数据约64000Gb。

• 容量和性能易扩展
  进入大数据时代，整个人类文明所获得全部数据中，有90%是过去两年内产生的。

• 经济性和统一管理
  云计算，云计算催生出云存储，让存储资源按需交付。

新型存储技术

• 软件定义存储，可以利用虚拟化技术，将每台物理服务器的本地硬盘，进行横向的聚合，形成一个统一的虚拟机存储池。基于X86服务器的软件定义存储方案，业界也称之为ServerSAN

传统存储和软件定义存储的对比