海量数据存储

前言
教学建议
第1章　海量数据存储的基本概念 /1
1.1　数据与数据存储 /1
1.1.1　数据的基本概念 /1
1.1.2　数据存储的基本概念 /3
1.2　物联网与大数据时代面临的机遇和挑战 /4
1.3　海量数据与海量数据存储 /5
1.3.1　海量数据的基本概念 /5
1.3.2　海量数据的存储 /6
1.4　本章小结与扩展阅读 /7
思考题 /7
参考文献 /7
第2章　数据存储的基本原理 /8
2.1　数据存储的实现 /8
2.1.1　存储介质的不同状态 /8
2.1.2　存储介质的状态感知 /10
2.1.3　存储介质的状态转换 /11
2.2　数据的写入与读出技术 /11
2.3　数据存储设备的发展历史与分类 /12
2.3.1　数据存储设备的发展历史 /12
2.3.2　数据存储设备的分类 /17
2.4　磁盘存储器 /18
2.4.1　磁盘存储器的基本结构 /18
2.4.2　磁盘存储器的工作原理 /19
2.4.3　磁盘存储器的性能指标 /20
2.4.4　磁盘存储器的发展趋势 /21
2.5　光盘存储器 /21
2.5.1　光盘存储器的发展过程 /22
2.5.2　光盘存储器的基本原理 /24
2.5.3　光盘存储器的发展趋势 /28
2.6　数据存储系统 /30
2.6.1　数据存储系统的基本概念 /30
2.6.2　Cache的工作原理与替换策略 /30
2.6.3　虚拟存储器 /36
2.7　存储系统实验 /37
2.7.1　实验一：虚拟磁盘（RamDisk） /37
2.7.2　实验二：文件系统与目录结构 /38
2.8　本章小结与扩展阅读 /40
思考题 /40
参考文献 /40
第3章　容错磁盘阵列（RAID）的技术和应用 /42
3.1　RAID的工作原理 /42
3.1.1　磁盘阵列的基本概念 /42
3.1.2　磁盘阵列的特性 /44
3.1.3　磁盘阵列的若干专用术语 /45
3.2　RAID的分级与结构 /46
3.2.1　RAID0 /46
3.2.2　RAID1 /47
3.2.3　RAID2 /48
3.2.4　RAID3 /48
3.2.5　RAID4 /49
3.2.6　RAID5 /49
3.2.7　RAID6 /50
3.2.8　RAID7 /50
3.2.9　RAID0 + 1 /51
3.2.10　Matrix RAID /51
3.2.11　JBOD和NRAID /52
3.2.12　NV RAID /54
3.3　RAID的实现技术 /54
3.3.1　概述 /54
3.3.2　软件RAID的实现技术 /55
3.3.3　硬件RAID的实现技术 /62
3.4　RAID的性能指标与选购要点 /69
3.4.1　RAID的性能指标 /69
3.4.2　影响RAID性能的因素 /70
3.4.3　磁盘阵列控制器模式对比 /71
3.4.4　RAID的选购要点 /71
3.5　本章小结与扩展阅读 /73
思考题 /73
参考文献 /74
第4章　网络存储技术 /75
4.1　概述 /75
4.1.1　网络存储的分类 /75
4.1.2　网络存储的发展趋势 /76
4.2　DAS /77
4.3　NAS /80
4.3.1　NAS的主要特点 /80
4.3.2　NAS的基本结构 /81
4.3.3　NAS的工作原理 /81
4.3.4　NAS的应用 /83
4.3.5　NAS与DAS的比较 /86
4.3.6　NAS的选购要点 /88
4.4　SAN /90
4.4.1　SAN技术的产生 /90
4.4.2　SAN的结构与工作原理 /92
4.4.3　SAN的应用 /95
4.4.4　NAS与SAN的比较 /101
4.4.5　融合NAS的SAN的发展趋势 /102
4.5　iSCSI /104
4.5.1　iSCSI简介 /104
4.5.2　iSCSI协议及实现 /105
4.5.3　iSCSI的性能 /108
4.5.4　iSCSI的安全性问题 /109
4.5.5　iSCSI的可用性问题 /109
4.5.6　基于iSCSI的存储系统 /111
4.5.7　iSCSI的应用 /112
4.5.8　iSCSI磁盘阵列产品选购要点 /113
4.5.9　iSCSI的发展趋势 /114
4.6　云存储技术 /115
4.6.1　概述 /116
4.6.2　云存储的模型与应用 /117
4.6.3　云存储的分类和管理工具 /121
4.6.4　基于云存储技术实现在线备份的安全 /124
4.6.5　基于云的灾难恢复功能 /126
4.7　本章小结与扩展阅读 /127
思考题 /127
参考文献 /127
第5章　海量存储系统的体系结构与管理 /128
5.1　海量存储系统的体系结构 /128
5.1.1　多级存储层次的基本概念 /128
5.1.2　多级存储层次的性能分析 /130
5.2　分布式文件系统 /131
5.2.1　分布式文件系统的基本概念 /131
5.2.2　分布式文件系统的关键技术 /135
5.2.3　Ceph：一个Linux PB级分布式文件系统 /136
5.3　Hadoop及数据分布式管理 /138
5.3.1　Hadoop的基本概念 /138
5.3.2　Hadoop的实现 /139
5.3.3　Hadoop的应用 /140
5.4　海量传感数据管理系统的设计 /141
5.4.1　海量传感数据管理系统的设计要求 /141
5.4.2　海量传感数据管理系统的总体结构 /142
5.4.3　HBase数据库设计 /142
5.4.4　传感数据存储管理功能 /142
5.4.5　传感数据查看功能 /143
5.5　适应新型存储介质的存储体系结构 /143
5.5.1　存储体系结构的变化 /143
5.5.2　面向新型存储介质的存储体系结构 /146
5.6　本章小结与扩展阅读 /147
思考题 /148
参考文献 /148
第6章　存储管理自动化与优化技术 /149
6.1　存储管理的自动化与标准化 /149
6.1.1　为什么需要存储管理自动化 /149
6.1.2　哪些存储管理工作可以自动化 /150
6.1.3　存储管理自动化的实现 /151
6.1.4　存储管理的标准化 /152
6.1.5　SMI-S的主要技术特性及应用 /153
6.2　虚拟存储技术 /155
6.2.1　虚拟存储的特点 /155
6.2.2　存储虚拟化的关键技术 /156
6.2.3　虚拟存储的实现模式 /156
6.2.4　存储虚拟化的应对措施 /158
6.3　软件定义存储 /159
6.3.1　软件定义存储的基本概念 /159
6.3.2　软件定义存储的体系结构 /160
6.3.3　软件定义存储的理念对存储体系设计的影响 /161
6.3.4　软件定义存储实施过程需要考虑的问题 /162
6.3.5　软件定义存储的发展趋势 /163
6.4　数据备份与恢复 /163
6.4.1　数据备份与恢复的必要性 /163
6.4.2　数据备份与恢复的基本概念 /164
6.4.3　容灾与灾难恢复 /166
6.4.4　连续数据保护技术 /168
6.4.5　个人备份工具CrashPlan /172
6.5　重复数据删除 /176
6.5.1　重复数据删除的基本概念 /176
6.5.2　重复数据删除的基本方法 /177
6.5.3　重复数据删除的关键技术 /178
6.5.4　源端重复数据删除的利与弊 /179
6.5.5　重复数据删除解决方案实例 /180
6.6　本章小结与扩展阅读 /181
思考题 /182
参考文献 /182
第7章　存储技术在物联网中的应用 /183
7.1　物联网数据的特征与存储需求 /183
7.1.1　物联网数据的特征 /184
7.1.2　物联网数据的存储需求 /185
7.1.3　物联网数据存储系统的评价指标 /185
7.2　物联网数据存储模式及实现技术 /186
7.2.1　物联网数据存储模式分类 /186
7.2.2　物联网典型的存储实现技术 /186
7.2.3　物联网存储模式的比较分析 /189
7.2.4　物联网数据存储技术的发展趋势 /190
7.3　物联网数据存储的高效解决方案 /190
7.3.1　物联网数据存储面临的挑战 /191
7.3.2　物联网数据存储的研究基础 /191
7.3.3　物联网数据存储的体系结构 /192
7.3.4　物联网数据存储的实现方法 /193
7.3.5　实例研究和讨论 /196
7.4　物联网数据中心设计的关键技术 /198
7.4.1　物联网数据中心面临的挑战 /199
7.4.2　物联网数据中心的总体结构 /200
7.4.3　物联网数据中心的应用 /203
7.5　TinyOS中的数据存储 /205
7.5.1　TinyOS简介 /205
7.5.2　卷 /206
7.5.3　存储配置数据 /206
7.5.4　存储日志数据 /210
7.5.5　存储大数据块 /212
7.6　无线传感器网络中的容错数据存储技术 /212
7.6.1　概述 /213
7.6.2　WSN容错存储的相关研究进展 /213
7.6.3　设计WSN容错存储方案应考虑的因素 /214
7.6.4　备份与恢复机制 /216
7.6.5　性能评价 /218
7.7　本章小结与扩展阅读 /220
思考题 /221
参考文献 /221
第8章　新型存储技术及发展趋势 /222
8.1　存储介质 /222
8.1.1　磁存储介质 /222
8.1.2　光存储介质 /227
8.1.3　半导体存储器 /229
8.1.4　DNA存储 /230
8.1.5　基于纳米颗粒的存储技术 /232
8.2　固态硬盘技术 /232
8.2.1　固态硬盘的结构与性能优化 /233
8.2.2　闪存感知的RAID技术 /237
8.2.3　基于PCIe接口的闪存阵列 /245
8.3　铁电存储器 /249
8.4　相变存储器 /250
8.5　阻变存储器 /251
8.6　自旋转移矩磁存储器 /254
8.7　本章小结与扩展阅读 /257
思考题 /258
参考文献 /258