EMC存储基础知识白皮书
目 录
第1章 网络存储主要技术 ....................................................................................................... 3
1.1 概述 ............................................................................................................................ 3 1.2 DAS：直接附加存储 ................................................................................................. 3 1.3 SAN：存储区域网络 ................................................................................................. 4
1.3.1 什么是SAN？ ................................................................................................. 4 1.3.2 SAN的误区 ...................................................................................................... 5 1.3.3 SAN的组成 ...................................................................................................... 5 1.3.4 FC SAN的问题 ................................................................................................ 5 1.3.5 IP SAN ............................................................................................................. 6 1.4 NAS：网络附加存储 ................................................................................................. 8 1.5 SAN和NAS ................................................................................................................. 9 第2章 主要协议和相关技术 ................................................................................................... 9
2.1 SCSI .......................................................................................................................... 10 2.2 FC（光纤通道） ...................................................................................................... 10 2.3 iSCSI ......................................................................................................................... 11 2.4 iSCSI与光纤通道的比较 ......................................................................................... 13 第3章 文件系统相关知识 ..................................................................................................... 14
3.1 什么是文件系统 ...................................................................................................... 14 3.2 主流文件系统和特点 .............................................................................................. 15 3.3 NFS和CIFS网络文件系统工作原理和特点 ........................................................... 19 3.4 存储系统与文件系统的关系 .................................................................................. 20 第4章 RAID技术 ................................................................................................................... 21
4.1 RAID概述 ................................................................................................................. 21 4.2 RAID级别 ................................................................................................................. 21
4.2.1 RAID0 ............................................................................................................ 21 4.2.2 RAID1 ............................................................................................................ 22
4.2.3 RAID2 ............................................................................................................ 23 4.2.4 RAID3 ............................................................................................................ 23 4.2.5 RAID4 ............................................................................................................ 24 4.2.6 RAID5 ............................................................................................................ 24 4.2.7 RAID6 ............................................................................................................ 25 4.2.8 RAID10 .......................................................................................................... 26 4.2.9 RAID01 .......................................................................................................... 26 4.2.10 JBOD ............................................................................................................ 27 4.3 不同RAID级别对比 ................................................................................................ 27
第1章 网络存储主要技术
1.1 概述
存储系统是整个IT系统的基石，是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台。
早先的存储形式是存储设备（通常是磁盘）与应用服务器其他硬件直接安装于同一个机箱之内，并且该存储设备是给本台应用服务器独占使用的。
随着服务器数量的增多，磁盘数量也在增加，且分散在不同的服务器上，查看每一个磁盘的运行状况都需要到不同的应用服务器上去查看。更换磁盘也需要拆开服务器，中断应用。于是，一种希望将磁盘从服务器中脱离出来，集中到一起管理的需求出现了。不过，一个问题：如何将服务器和盘阵连接起来？
面临这样的问题，有厂商提出了SCSI协议，通过专用的线缆将服务器的总线和存储设备连接起来，通过专门的SCSI指令来实现数据的存储。后来发展到FC协议。这样，多个服务器可以通过SCSI线缆或光纤建立与存储系统的连接。这样的方式，我们称之为直接附加存储（DAS）。
1.2 DAS：直接附加存储
DAS（Direct Attached Storage—直接附加存储）是指将存储设备通过SCSI线缆或光纤通道直接连接到服务器上。
一个SCSI环路或称为SCSI通道可以挂载最多16台设备； FC可以在仲裁环的方式下支持126个设备；
DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越，但是缺点依然有很多：
? 扩展性差，服务器与存储设备直接连接的方式导致出现新的应用需求时，只能为新
增的服务器单独配置存储设备，造成重复投资。
? 资源利用率低，DAS方式的存储长期来看存储空间无法充分利用，存在浪费。不同
的应用服务器面对的存储数据量是不一致的，同时业务发展的状况也决定这存储数据量的变化。因此，出现了部分应用对应的存储空间不够用，另一些却有大量的存储空间闲置。
? 可管理性差，DAS方式数据依然是分散的，不同的应用各有一套存储设备。管理分
散，无法集中。
异构化严重，DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，导致维护成本据高不下。
1.3 SAN：存储区域网络
1.3.1 什么是SAN？
SAN（Storage Aera Network ）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。
1.3.2 SAN的误区
SAN的发展历程较短，从90年代后期兴起，由于当时以太网的带宽有限，而FC协议在当时就可以支持1Gb的带宽，因此早期的SAN存储系统多数由FC存储设备构成，导致很多用户误以为SAN就是光纤通道设备，其实SAN代表的是一种专用于存储的网络架构，与协议和设备类型无关，随着千兆以太网的普及和万兆以太网的实现，人们对于SAN的理解将更为全面。
1.3.3 SAN的组成
SAN由服务器，后端存储系统，SAN连接设备组成；
后端存储系统由SAN控制器和磁盘系统构成，控制器是后端存储系统的关键，它提供存储接入，数据操作及备份，数据共享、数据快照等数据安全管理，及系统管理等一系列功能。
后端存储系统为SAN解决方案提供了存储空间。使用磁盘阵列和RAID策略为数据提供存储空间和安全保护措施。
连接设备包括交换机，HBA卡和各种介质的连接线。 SAN的优点：
? 设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务
器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用； ? 数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等
工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率；
? 高扩展性，存储网络架构使得服务器可以方便的接入现有SAN环境，较好的适应应
用变化的需求；
总体拥有成本低，存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本；
1.3.4 FC SAN的问题
? 兼容性差，FC协议发展时间短，开发和产品化的大厂商较少，而且厂商之间各自
遵循内部标准，导致不同厂商的FC产品之间兼容性和互操作差，即使同一厂商的不同版本不同型号的FC产品也存在类似的问题；
? 成本高昂，FC SAN的成本包括先期设备成本和长期维护成本，由于FC协议在成熟
度和互联性上无法与以太网相比，导致FC协议只能局限于存储系统应用，无法实
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