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  • 阿里云总监系列课重磅上线!聚焦人工智能、弹性计算、数据库等热门领域,首次集齐12位阿里云技术高管,耗时半年精心打磨,从理论到实践倾囊相授,从零开始绘制技术...本节课程《数据存储技术概述》,欢迎大家前来学习。
  • 数据存储技术介绍

    2013-02-20 11:26:07
    数据存储技术介绍(数据存储技术概述、存储介质、连接方式、DAS、NAS、SAN、虚拟存储、集群存储。)
  • 存储技术概述

    2013-03-24 19:25:59
    NAS: 是一种专门的数据存储技术,NAS可以直接连接在网络上,为异构网络用户提供集中的数据存取服务。NAS设备使用的操作系统只提供了数据存储的相关功能,比一般的文件服务器更专业; SAN:是一种连接外接存储设备和...

     

    NAS: 是一种专门的数据存储技术,NAS可以直接连接在网络上,为异构网络用户提供集中的数据存取服务。NAS设备使用的操作系统只提供了数据存储的相关功能,比一般的文件服务器更专业;

    SAN:是一种连接外接存储设备和服务器的架构,采用光纤通道技术,磁盘阵列,磁带柜,光盘柜的各种技术进行实现。该架构的特点是连接到服务器的存储设备,将被操作系统是为直接连接的存储设备;

     

    一 基本概念
    JBOD(Just Bundle Of Disks)是"简单磁盘捆绑"或者“磁盘簇”。各磁盘相互独立。
    RAID(Redundant Array of Independent Disk),是独立冗余磁盘阵列。简单地解释,就是将N台硬盘通过RAID Controller(分Hardware,Software)结合成虚拟单台大容量的硬盘使用。RAID可以实现数据在多个硬盘之间分布和冗余。按照专业算法,利用数据冗余技术,降低由于硬盘故障导致数据丢失的风险。简而言之,RAID提供多个硬盘组合成的容量,当独立物理硬盘故障时保护数据不丢失。

     

    DAS(Direct-Attached Storage),是直连式存储。
    FAS(Fabric-Attached Storage)是网络化(结构化)存储。
    NAS(Network-Attached StorageNAS),是网络接入存储。
    SAN(Storage Area Network),是存储区域网络。

    FC-SAN(Fibre Channel-SAN),是光纤通道的SAN。
    IP-SAN,是基于IP协议的,能容纳所有IP协议网络中的部件,因此,用户可以在任何需要的地方创建实际的SAN网络,而不需要专门的光纤通道网络在服务器和存储设备之间传送数据。同时,因为没有光纤通道对传输距离的限制,IP SAN使用标准的TCP/IP协议,数据即可在以太网上进行传输。
    iSCSI(Internet Small Computer System Interface),是Internet 小型计算机系统接口(iSCSI)是一种基于 TCP/IP 的协议,用来建立和管理 IP 存储设备、主机和客户机等之间的相互连接,并创建存储区域网络(SAN)。SAN 使得 SCSI 协议应用于高速数据传输网络成为可能,这种传输以数据块级别(block-level)在多个数据存储网络间进行。

     

    SMB 在Linux安装后,可以实现windows访问Linux共享。

    NFS 实现Linux间的共享。

    CIFS 使得Windows能被Linux等访问其共享。

     

    二 关系

    三 DAS/NAS/SAN

    1)DAS存储设备(磁盘阵列),与服务器通过线缆直接连接起来。磁盘阵列可以为数据存储提供大容量、高速度、可靠的安全性以及良好的扩展性。支持大型数据库的直接高速的存取。
    优点:
    磁盘与服务器分离,便于统一管理
    缺点:
    1.每个服务器都需要独立的存储设备
    2.连接距离短,连接数量有限
    3.数据分散,共享、管理困难
    4.存储资源利用率低,单位成本高
    5.扩展性差 ,新增服务器需单独配置存储设备
    实例:

     

    2)NAS主要是用于网络存储和网络文件服务器。中央处理器和内存以及操作系统都是固化在机器内部的,节约多余的显示器,键盘和传统的PC硬件、软件费用,降低机器成本,同时简化的设计降低了平均故障率。

    优点:
    1.基于NFS、CIFS文件级共享存取,支持HTTP和FTP
    2.存储设备功能上独立于网络中的主服务器,不占用服务器资源
    3.扩展较容易,广泛支持操作系统及应用,安装简单方便
    4.即插即用
    缺点:
    1.相比SAN架构,存取速度慢
    2.访问需要经过文件系统格式转换,不适合Block级应用
    3.数据备份及恢复占用网络带宽

    实例:

     

    3)SAN(Storage Area Network,存储局域网)是独立于服务器网络系统之外几乎拥有无限存储能力的高速存储网络,这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体,以FC(Fiber Channel,光通道)的应用协议作为存储访问协议,将存储子系统网络化,实现了真正高速共享存储的目标。
    优点:
    1.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
    2.数据集中,易管理
    3.高扩展性,存储硬件功能的发挥不受LAN的影响
    4.高可用性,复制、备份、恢复数据和安全的管理,容错能力强
    5.适用于存储量大的Block级应用
    缺点:
    1.系统的安装和升级方面效率不高
    2.相比NAS成本较高

    实例:

    三 比较

    1)

    2)

    好图:

     

    完!

     

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    数据管理、存储及集群技术概述
    一、数据
    1.数据的分类
    1.1.用户数据:用户数据的保护比系统数据更具有挑战性,用户数据的丢失或泄露则是致命的,比如银行业务
    1.2.系统数据:系统数据丢失了并不会造成企业真正的损失
    1.3.应用数据:应用数据在企业中是最不能轻视的,大量攻击都是通过系统上应用的漏洞来开展的
    2.数据可用性
    2.1.哪些数据必需保证高可用
    2.2.注意数据的生命周期:分类存储(打包归档还是直接存储)
    2.3.数据的访问方法和频率:是只读的 还是可读写的?是应用程序的数据,还是可以直接访问的数据?是一个网络配置文件,还是为为了安全的配置?
    2.4.应用程序的“data starved”数据饥饿:不应该是数据跟不上来,而应该是程序跟不上
    2.5.所有的一切都要防止单点故障(SPOF:single points of failur)
    3.规划设计
    3.1. 数据越少要求越小
    3.2. 减小复杂性
    3.3. 增加灵活性
    3.4. 保证数据的完整性
    二、集群
    集群是有一组计算机来共同完成一件比较复杂的事情。
    1.集群的目标
    1.1. HPC(High Performance):高性能集群,追求性能,大型的运算,
    1.2. HA(High Availability):高可用,追求稳定,主要是为了防止单点故障,为了实现的是24小时不间断的工作,并不要求有多快
    1.3. LBC(Load Balancing):负载均衡集群,基本不用(现大多数利用硬件LBC设备)
    2.redhat的cluster products
    2.1. RHCS(Redhat cluster suite):红帽集群套件,在RHEL5的AP版自带的
    2.2. GFS(Global File system):全局文件系统,GFS支持并发写入。是一个集群级的文件系统。
    2.3. CLVM (Clusterd logical volume manager):集群级的逻辑卷,的LVM只是单机版的逻辑卷,在一个节点做了LVM,只能在这个节点看到。 若果使用的是CLVM,做的LVM则可以在整个集群中看到。
    2.4. Piranha:LVS 基础上设计的一套负载均衡高可用解决方案,LVS是基于IP的负载均衡技术,由负载调度器和服务访问节点组成。
    3.集群的基本拓扑

    4.RHEL storage Model存储模型
    红帽的存储模型包括五部分:
    4.1. 物理磁盘卷
    4.2. 块设备
    4.3. 文件系、
    4.4. VFS虚拟文件系统
    4.5. 应用程序的数据结构
     
    三、底层卷的管理
    1.磁盘卷是由描述数据物理限制的Block块组成的集合体
    1.1.卷可由多个设备合并组成。
    1.2.磁盘卷可以通过条带化(RAID)技术来提高数据的可用性
    2.LUN(逻辑单元号)和UUID(通用唯一识别码)
    2.1. LUN:逻辑单元号,作用:主要是为了在SCSI只能接指定数量的磁盘,这样会限制数量的使用,则使用LUN号,来更加方便的扩展设备,更方便管理使用。只是一个标识。
    2.2. UUID:文件系统的唯一的表示号,可以使用blkid  进行查看
    [root@station9 proc]# blkid 
    /dev/mapper/VolGroup00-LogVol00: UUID="ed31c60e-5371-4372-9d9c-a7f55f50641c" TYPE="ext3" 
    /dev/sda2: LABEL="SWAP-sda2" TYPE="swap" 
    /dev/sda1: LABEL="/boot" UUID="d51a6fdf-3997-4ab7-a4a7-af2b6899a7d1" TYPE="ext3" 
    /dev/VolGroup00/LogVol00: UUID="ed31c60e-5371-4372-9d9c-a7f55f50641c" TYPE="ext3"
    3.访问卷(存储设备)
    3.1. DAS(Direct Attached Storage):直连附加存储
    3.2. shared storage:共享存储,多台主机共享一个设备。共享存储可分为:
     3.2.1. SAN(storage area network):存储区域网络
    3.2.1.1. scope of domain defined by members
    3.2.1.2. encapsulated scsi over fibre channel
    3.2.1.3. deliver volume data blocks
     3.2.2. NAS(network attached storage):网络附加存储
    3.2.2.1. scope of domain defined by ip domain
    3.3.3.2. NFS/CIFS/HTTP over tcp/ip
    3.3.3.3. delivers file data blocks
    四、SAN(storage area network)存储区域网络
    1.SAN的拓扑结构
    1.1.传输的是scsi协议
    1.2.类似于本地直连(被识别成本地设备)
    1.3.光纤通道:通过fiber通道传输scsi协议
    1.4.ISCSI(internet scsi):通过tcp/ip网络通道传输scsi协议
    1.5.GNBD(Global network block device):通过基于kernel模块访问以太网上设备(现基本淘汰)
    2.Fiber channel:光纤通道
    组成:
    2.1.光纤
    2.2.Interface card (host bus adaptor):HBA卡,光纤卡
    2.3.光纤通道交换技术
    3.HBA
    3.1.通过光纤连接主机
    3.2.被识别成scsi适配器
    3.3.减轻I/O负载
    3.4.支持多路径
    4.Fibre channel switch:光纤交换机
    功能:
    4.1.为非块设备连接提供高速通道
    4.2.fabric服务
    4.3.扩展端口
    4.4.提供冗余
    5.交换技术:
    5.1.点对点:两设备相连
    5.2.环形
    5.3.交换fabric
    6.ISCSI(Internet SCSI)
    6.1.协议:客户端(initiator)发送scsi命令到远程存储设备(target)
    6.2.使用TCP/IP(tcp:3260)
    6.3.代替价格昂贵的fibre channel的低层方案,相对来性能要地很多。
    7.GNBD(Global network block device)
    7.1.类似ISCSI,现在已不再发展
    7.2.利用以太网,传输的是块设备
    7.3.用于在fibre channel中实现类似GFS功能
    7.4.client-server模型:1. server共享本地block设备
                              2. client访问共享设备
    8.NPS(network power switch)网络电源控制器,即电源Fence
    Fence的工作原理:以双机的HA集群为例,当空闲节点通过心跳线得知服务节点发生问题,如通信失败等,空闲节点就会利用服务节点上的Fence卡将该节点关机或重启,并将服务资源“抢”到本节点上。电源Fence则是检测到集群节点断电时则切换服务到另一节点。
    9.ACPI(Advanced configuration and power interface)高级配置和电源接口
    9.1.用途:空闲cpu的电源管理,如当计算机比较空闲时,通过apci将其进入休眠
    9.2.硬件ACPI:
    1.Dell DRAC:戴尔的远程访问接口卡
    2.ILO:惠普的是iLo
    3.IpmI: 英特尔的是IpmI(智能平台管理接口)
    4功能:模拟电源键,可发送“shutdown -h now”
                       集群发送"power off NOW"
    9.3.关闭apci服务
         #service acpid start
         #chkcofnig acpid off
         或启动是加入参数acpi=off
         #建议开启apci功能
    10.Network Cluster Nodes(网络集群节点)
    10.1. 最好将集成心跳网络和服务网络分开
       Private network :cluster traffic
       Public network: service traffic
    10.2. 心跳线监控对方服务是否失败
    10.3. 防止单点故障,绑定两块以上的网卡,可以实现冗余和负载均衡的作用
    10.4. 网络设备必须支持组播
    1组播用于集群间各节点之间的通信
    2地址是集群创建之时自动生成的,但也可以手动地用其他地址覆盖
    3.网络硬件(路由、交换、集线器、网卡等)必须支持组播
    11.广播与组播
    11.1.广播的特点就是单对多,广播是不管你需不需要这信息,通通都发一遍
    11.2.组播则是数据包发送给指定的接收者,组播则是有针对性地发送,效率自然比较好
    11.3.不是所有的以太网卡都支持组播
    11.4.IPv6很依赖组播,因为IPv6取消了广播,采用了更合理的组播
    12.多路径:
    12.1.多路径是用于访问共享存储的,可防止单点故障导致服务不可用。
    12.2.设备映射多路径允许节点通过多条路径访问存储,多路径支持FC、iSCSI、GNBD等存储架构
    五、以太通道的绑定
    1.功能
    1.1.防止单点故障
    1.2.实现负载均衡
    1.3.多网卡绑定成单一的虚拟网卡
    2.以太通道绑定的配置
    2.1.配置加载bonding内核模块,使得支持绑定功能;
    [root@station9 ~]# vim /etc/modprobe.conf
    alias bond0 bonding
    options bond0 mode=1 miimon=100 use_carrier=0
    #mode=0/1,0表示提供容错和负载均衡的功能,1表示只提供容错的功能;mode=1时可以使用primary参数指定哪块网卡作为主要优先的。
    miimon=100表示连接监控的频度,单位为毫秒;
    use_carrier表示如何确定连接状态;0内核检测,1由mii-tool或ethtool外部工具检测。
    2.2.配置网卡配置文件:
    [root@station9 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
    假设要将eth0和eth1绑定成bond0,则作如下修改:
    [root@station9 ~]# vim ifcfg-eth0
      DEVICE=eth0
      MASTER=bond0
      SLAVE=yes
      ONBOOT=yes
      BOOTPROTO=static
    [root@station9 ~]# vim ifcfg-eth1
      DEVICE=eth1
      MASTER=bond0
      SLAVE=yes
      ONBOOT=yes
      BOOTPROTO=static
    [root@station9 ~]# vim ifcfg-bond0
      DEVICE=bond0
      IPADDR=192.168.32.39
      NETMASK=255.255.255.0
      GATEWAY=192.168.32.254
      ONBOOT=yes
      BOOTPROTO=static
    2.3.重启网络:
    [root@station9 ~]#/etc/init.d/network restart
    六、集群的安全cluser security
    1.集群间多有节点的通信默认都经过了加密,OpenAIS使用集群名作为密钥,但这并不是彻底安全的策略。
    2.防火墙必须允许集群和GFS相应端口的使用。以下端口必须开放:
      5404,505    cman udp
      11111       ricci tcp
      14567       gnbd tcp
      16851       modcluster tcp
      21064       dlm tcp
      50006,50008 ccsd tcp
      50007       ccsd udp
     
    本文转自netsword 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/netsword/665891

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  • 数据交换技术概述

    千次阅读 2018-07-29 21:49:21
    存储-转发(Store-and-forward) 概述 交换,即是集中和转接。 如果网络分布范围广,用户多,拓扑结构复杂。多个用户间的通信简单地采用点对点来直接连接,显然会导致费用高,线路利用率低。 因此,需要使用...

    概述

    交换,即是集中转接

    如果网络分布范围广,用户多,拓扑结构复杂。多个用户间的通信简单地采用点对点来直接连接,显然会导致费用高,线路利用率低。

    因此,需要使用交换方式,利用集中和转接的概念,来提高线路利用率,简化网络拓扑,降低网络成本。

    信息在网络中经过一系列交换节点,从一条线路转换到另一条线路,最后达到目的地。交换节点转发信息的方式就叫做交换方式

    主要有电路交换、存储-转发两种模式。


    电路(线路)交换(Circuit Switching)

    电路交换是最原始的数据交换方式,它在需要通信前,于交换信息的用户之间建立一条物理连接直接连接双方来进行数据交换,它也是一种静态的时分复用,通过预分配带宽资源,这样通信过程中就不需要等待了。

    它的优势在于其通信实时性强,适用于实时通信(如电话);而缺点在于对突发性通信弱(因需要首先建立物理连接),整个数据交换系统的效率低,也不具有存储数据的能力,一来难以进行堵塞控制,其次无法进行差错控制

    其连接流程如下图:

    电路交换流程

    图片来自《深入理解计算机网络》


    存储-转发(Store-and-forward)

    这种数据转发的方式是网络节点先接收并储存下来传输单元,随后再通过路由算法为其选择一条合适的路径转发出去,直到抵达了目的地点。这种方式数据流通的路径不像电路的直接通路,它是一种逻辑通路。

    与电路交换相比,这种模式时延更高,也有一定随机性。

    传输单元又有报文和分组两种,报文(Message)是不管数据的长度多少,都当做一个逻辑单元来处理。分组(Packet)则限制一次传输数据的最大长度,如果超出该限制则发送节点将其拆分成多个分组发送。一般而言,后者因长度较短,传输出错的处理更为容易,而且更利于中间节点的存储空间利用率和传输效率(试想一个报文如若有1GB大小,则中间节点需要相应的空间全部存下来,而报文由于流转更快则自然空间效率更高)。

    两种方式不管是哪一种,都会在数据前后加上一些附加信息,如目的地址、原地址、控制信息、校验单元等。

    存储转发方式的优点在于:

    • 网络中的中间节点具有路由功能,可以动态的选择最优路径。
    • 可以有效的进行堵塞控制,提高传输效率。
    • 数据单元通过每个节点均进行差错控制与纠错,提高可靠性。
    • 其节点可以适应不同通信速率的线路,也可以对不同数据格式进行变换。

    在分组交换中又有两种方式;其一是不依赖路由功能,通过建立专用的虚电路(VC, Virtual Circuit)来进行分组交换,ADSL拨号连接至ISP就是典型的虚电路,另一种则是使用数据报(Datagram),在要转发的分组头部加上源节点和目的节点的地址,通过路由技术一级级地转发抵达目的地。

    分组交换是结合报文交换与电路交换的优点而开发的,现在主要采用的就是这种交换方式。

    虚电路和数据报之间主要的区别在于如下:

    1. 传输方式;虚电路和电路一样,需要在数据交换前建立逻辑通路,完成后也需要释放该逻辑通路。而数据报则无需,它是根据路由信息进行交换的。
    2. 数据格式;虚电路仅需要在建立时提供源和目的地信息,在数据传输阶段分组只需要提供虚电路号(VCI, Virtual Circuit Identifier)和分组号即可。而数据报都是独立传输的,因此每个报头都需要加上源和目的地地址,供中间节点进行路由使用,对于非常频繁的通信会在一定程度上降低了信道的利用率。
    3. 转发路径;虚电路在同一次通信中每个分组都沿着同样的路径进行转发。而数据报每经过一个节点都需要进行路径选择,甚至报文分出的报文分组的转发路径也可能不一样。
    4. 可靠性;虚电路由于经过同一条虚拟电路进行传输,所以能保证分组按发送顺序到达,且目的主机每接受到一个分组需要向源主机应答,可靠性高。而数据报无法保证到达顺序,而且目的主机不需要应答,所以可靠性相对低。
    5. 适应性;虚电路在交换过程中如果中间节点出现故障,必须重新建立虚电路才能进行通信。而数据报可以绕开故障节点重选路径进行通信,数据报交换比虚电路的适应性更强。
    6. 拥塞控制;虚电路建立后无法根据流量情况改变路径,必须重新建立。而数据报交换可以根据流量信息动态的选择路由路径,既可以减少拥塞又可以提高转发效率,数据报的拥塞控制能力比虚电路要显著更强。

    下图是一个综合优缺点比较:

    这里写图片描述

    图片来自《深入理解计算机网络》

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  • 数据的管理,存储和保护在2017年将会有哪些发展?期望了解企业IT基础架构哪些趋势?以下将展望大容量闪存驱动器,对象存储技术发展趋势。 高容量闪存 在过去几年里,人们一再听说“闪存年”,而2017年也没什么不同...

    在新的一年开始之际,行业人士通常关注技术与市场在新的一年中最新的发展趋势。而数据的管理,存储和保护在2017年将会有哪些发展?期望了解企业IT基础架构哪些趋势?以下将展望大容量闪存驱动器,对象存储等技术发展趋势。

    高容量闪存

    在过去几年里,人们一再听说“闪存年”,而2017年也没什么不同。然而,与往年不同,人们已经看到固态硬盘(SSD)的容量增加到60TB容量。如此高的容量,意味着2017年闪存存储供应商之间可能面临更激烈的竞争,以提供最大的容量。此外,更高的密度和更低的成本,可能导致机械硬盘(HDD)的市场销售额下降。

    高速非易失性内存(NVMe)

    高速非易失性内存(NVMe)是在数据中心实现闪存时使用的协议。随着延迟降低和性能的优化,越来越多的存储供应商将提供支持NVMe的存储硬件。市场研究表明,高速非易失性内存(NVMe)可能在2020年会有95%的复合年增长率。

    对象存储

    对象存储在2017年可能不会有着与高速非易失性内存(NVMe)和高容量闪存的发展热潮。对象存储在IT世界里是一个熟悉的术语,但在2017年可能会有更多的市场驱动力。许多IT决策者正在选择这种独特的存储架构,因为它有许多好处。其中一个最大的好处是能够跳过文件层次结构,并具有相等的数据访问权限。

    本文转自d1net(转载)

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    2021-02-22 19:05:47
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    2018-07-20 10:48:44
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空空如也

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数据存储技术概述