数据存储技术

"第 1 章 信息数据管理............................................................................................................0

1.1 信息技术发展史........................................................................................................2

1.2 数据与信息概述........................................................................................................5

1.2.1 数据的概念..............................................................................................................6

1.2.2 信息的概念..............................................................................................................7

1.2.3 数据与信息的关系...................................................................................................7

1.3 信息的重要性............................................................................................................8

1.3.1 信息与生活..............................................................................................................9

1.3.2 信息与商业..............................................................................................................9

1.3.3 信息与工业............................................................................................................10

1.3.4 信息与社会............................................................................................................11

1.4 信息生命周期管理..................................................................................................12

1.5 信息存储的挑战......................................................................................................13

1.5.1 数字信息的增长.....................................................................................................13

1.5.2 信息存储的载体.....................................................................................................15

1.5.3 存储系统的发展.....................................................................................................16

1.6 本章小结..................................................................................................................20

练习题..............................................................................................................................20

第 2 章 存储系统介绍..........................................................................................................22

2.1 IT 系统介绍.............................................................................................................24

2.1.1 软件资源...............................................................................................................25

2.1.2 计算资源...............................................................................................................26

2.1.3 网络资源...............................................................................................................27

2.1.4 存储资源...............................................................................................................28

2.2 存储系统..................................................................................................................29

2.2.1 存储层次结构........................................................................................................29

2.2.2 I/O 访问路径..........................................................................................................31

2.2.3 文件系统...............................................................................................................32

2.3 基本存储设备..........................................................................................................35

2.3.1 机械硬盘...............................................................................................................36

2.3.2 固态硬盘............................................................................................................... 44

2.4 存储虚拟化............................................................................................................. 46

2.4.1 存储虚拟化概述.................................................................................................... 46

2.4.2 数据块级虚拟化.................................................................................................... 47

2.4.3 文件级虚拟化........................................................................................................ 49

2.5 本章小结................................................................................................................. 50

练习题.............................................................................................................................. 50

第3 章 存储技术和组网...................................................................................................... 52

3.1 存储阵列系统......................................................................................................... 54

3.1.1 阵列系统基本组成................................................................................................. 54

3.1.2 存储阵列角色位置................................................................................................. 55

3.1.3 存储阵列硬件组成................................................................................................. 56

3.1.4 存储阵列级联组网................................................................................................. 57

3.1.5 存储阵列扩控组网................................................................................................. 60

3.2 存储阵列高可靠和高性能技术............................................................................. 62

3.2.1 存储阵列高可靠性技术.......................................................................................... 62

3.2.2 存储阵列高性能技术.............................................................................................. 68

3.3 本章小结................................................................................................................. 69

练习题.............................................................................................................................. 70

第4 章 传统磁盘驱动器的读写技术.................................................................................. 72

4.1 RAID 基本概念...................................................................................................... 74

4.2 RAID 技术.............................................................................................................. 76

4.2.1 关键技术............................................................................................................... 76

4.2.2 JBOD 及RAID 级别............................................................................................... 77

4.2.3 RAID 工作原理..................................................................................................... 78

4.2.4 RAID 对比和应用.................................................................................................. 91

4.3 RAID 数据保护...................................................................................................... 93

4.3.1 热备盘.................................................................................................................. 93

4.3.2 预拷贝.................................................................................................................. 94

4.3.3 失效重构............................................................................................................... 95

4.3.4 RAID 状态............................................................................................................ 96

4.4 LUN 虚拟化............................................................................................................ 97

4.5 本章小结................................................................................................................. 99

练习题............................................................................................................................ 100

第5 章 RAID 2.0+技术......................................................................................................102

5.1 RAID 2.0+技术原理..............................................................................................104

5.1.1 RAID 技术发展过程.............................................................................................104

5.1.2 RAID 2.0+基本原理..............................................................................................106

5.1.3 RAID 2.0+体系结构..............................................................................................107

5.2 RAID 2.0+应用...................................................................................................... 112

5.2.1 负载均衡.............................................................................................................113

5.2.2 快速重构.............................................................................................................113

5.2.3 故障自检自愈......................................................................................................115

5.2.4 虚拟池化设计......................................................................................................116

5.2.5 LUN 灵活组织.....................................................................................................117

5.2.6 空间动态分布......................................................................................................118

5.3 本章小结................................................................................................................121

练习题............................................................................................................................121

第6 章 DAS 技术介绍.......................................................................................................124

6.1 DAS 简介...............................................................................................................126

6.1.1 DAS 基本概念.....................................................................................................126

6.1.2 内置DAS 形态.....................................................................................................127

6.1.3 外置DAS 形态.....................................................................................................127

6.2 DAS 技术特点.......................................................................................................128

6.3 SCSI 协议..............................................................................................................129

6.3.1 SCSI 协议概览.....................................................................................................129

6.3.2 SCSI 通信过程.....................................................................................................131

6.3.3 SCSI 协议模型.....................................................................................................136

6.3.4 SCSI 读写操作过程..............................................................................................137

6.4 本章小结................................................................................................................139

练习题............................................................................................................................139

第7 章 SAN 技术介绍.......................................................................................................142

7.1 SAN 存储基础.......................................................................................................144

7.1.1 SAN 概念............................................................................................................144

7.1.2 SAN 组网............................................................................................................146

7.1.3 SAN 组件............................................................................................................148

7.1.4 DAS 和SAN 区别................................................................................................149

7.2 FC SAN..................................................................................................................150

7.2.1 FC SAN 概念.......................................................................................................150

7.2.2 FC 协议栈........................................................................................................... 151

7.2.3 FC 与SCSI 协议关系........................................................................................... 153

7.2.4 FC 典型组网拓扑和连接设备................................................................................ 153

7.2.5 FC 端口.............................................................................................................. 157

7.2.6 FC 分区（zone）的概念....................................................................................... 160

7.3 IP SAN................................................................................................................... 161

7.3.1 IP SAN 概念........................................................................................................ 161

7.3.2 IP SAN 网络架构的优缺点................................................................................... 162

7.3.3 IP SAN 组网形式................................................................................................. 162

7.3.4 FC SAN 和IP SAN 对比....................................................................................... 163

7.3.5 iSCSI 协议栈....................................................................................................... 164

7.3.6 iSCSI 存储设备与主机连接方式............................................................................ 166

7.3.7 iSCSI 应用场景.................................................................................................... 168

7.4 FCoE...................................................................................................................... 168

7.4.1 FCoE 产生背景.................................................................................................... 169

7.4.2 FCoE 协议栈....................................................................................................... 172

7.4.3 FCoE 应用场景.................................................................................................... 174

7.5 本章小结............................................................................................................... 176

练习题............................................................................................................................ 176

第8 章 常用存储高级技术................................................................................................ 178

8.1 自动精简技术....................................................................................................... 181

8.1.1 自动精简技术背景............................................................................................... 181

8.1.2 自动精简技术原理............................................................................................... 181

8.1.3 自动精简技术应用............................................................................................... 182

8.2 分层存储技术....................................................................................................... 183

8.2.1 分层存储技术背景............................................................................................... 183

8.2.2 分层存储技术分析............................................................................................... 185

8.2.3 分层存储技术应用............................................................................................... 186

8.3 Cache 技术............................................................................................................ 189

8.3.1 Cache 技术背景................................................................................................... 189

8.3.2 Cache 技术原理................................................................................................... 189

8.4 快照技术............................................................................................................... 190

8.4.1 快照技术背景...................................................................................................... 190

8.4.2 快照技术原理...................................................................................................... 190

8.4.3 快照技术特点及应用............................................................................................ 192

8.5 克隆技术............................................................................................................... 192

8.5.1 克隆技术背景...................................................................................................... 192

8.5.2 克隆技术原理......................................................................................................193

8.6 远程复制技术........................................................................................................194

8.6.1 远程复制技术背景...............................................................................................194

8.6.2 远程复制技术原理...............................................................................................194

8.7 LUN 拷贝技术......................................................................................................196

8.7.1 LUN 拷贝技术背景..............................................................................................196

8.7.2 LUN 拷贝技术原理..............................................................................................196

8.8 本章小结................................................................................................................197

练习题............................................................................................................................197

第9 章 NAS 技术介绍.......................................................................................................198

9.1 NAS 产生与发展...................................................................................................200

9.1.1 NAS 产生背景.....................................................................................................200

9.1.2 NAS 概念............................................................................................................201

9.1.3 NAS 网络拓扑.....................................................................................................202

9.2 NAS 组成与部件...................................................................................................205

9.3 NAS 文件共享协议...............................................................................................205

9.3.1 CIFS 协议............................................................................................................205

9.3.2 NFS 协议.............................................................................................................208

9.3.3 CIFS 与NFS 协议对比..........................................................................................211

9.4 NAS I/O 访问路径................................................................................................212

9.5 NAS 和SAN 的比较.............................................................................................213

9.5.1 NAS 优点............................................................................................................213

9.5.2 NAS 和SAN 对比................................................................................................213

9.6 NAS 产品介绍.......................................................................................................214

9.7 本章小结................................................................................................................215

练习题............................................................................................................................216

第 10 章 大数据存储基础..................................................................................................218

10.1 大数据定义..........................................................................................................220

10.2 大数据价值..........................................................................................................221

10.2.1 大数据来源........................................................................................................221

10.2.2 大数据内容类型.................................................................................................223

10.2.3 大数据组成........................................................................................................225

10.2.4 大数据价值........................................................................................................226

10.3 大数据特征..........................................................................................................227

10.4 大数据处理流程..................................................................................................229

10.5 大数据解决方案................................................................................................. 230

10.5.1 互联网大数据解决方案...................................................................................... 230

10.5.2 OceanStor 9000 解决方案.................................................................................... 232

10.5.3 FusionStorage 解决方案...................................................................................... 233

10.6 本章小结............................................................................................................. 235

练习题............................................................................................................................ 235

第 11 章 容灾备份技术基础.............................................................................................. 236

11.1 备份简介............................................................................................................. 238

11.1.1 备份概念及拓扑结构.......................................................................................... 239

11.1.2 备份技术........................................................................................................... 246

11.1.3 备份策略的制订................................................................................................. 249

11.1.4 典型备份方案.................................................................................................... 252

11.2 容灾简介............................................................................................................. 254

11.2.1 容灾概念........................................................................................................... 254

11.2.2 容灾分类........................................................................................................... 257

11.2.3 容灾系统衡量指标............................................................................................. 257

11.2.4 典型容灾解决方案—两地三中心..................................................................... 259

11.3 本章小结............................................................................................................. 260

练习题............................................................................................................................ 260

第 12 章 存储系统配置、运维和管理.............................................................................. 262

12.1 DeviceManager 介绍........................................................................................... 264

12.2 系统初始配置..................................................................................................... 266

12.3 SAN 存储业务配置............................................................................................ 266

12.4 NAS 存储业务配置............................................................................................ 270

12.5 存储运维管理..................................................................................................... 271

12.6 本章小结............................................................................................................. 276

练习题............................................................................................................................ 277

术语表.................................................................................................................................... 278

参考文献................................................................................................................................ 286"