存储技术期末大作业.docx

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存储技术期末大作业

《存储技术基础》课程期末大作业

1.简述常用协议IDE/ATA,SCSI,FC的主要内容、特点和适用领域？

IDE/ATA（IntegratedDeviceElectronics/AdvancedTechnologyAttachment），它是一个集成电路设备和先进技术附件（IDE/ATA）磁盘支持IDE协议。

它有良好的性能（133mb/s）以最低的成本，廉价的存储互连，用于内部连接。

在IDE/ATAIDE组件提供的规格，连接到电脑的主板与设备连接通信控制器。

ATA组件是连接存储设备的接口，如光盘，软盘驱动器，硬盘驱动器，在主板上的。

IDE/ATA有多种标准和名称，如ATA，ATA/ATAPI，ata-2，快速ATA，UltraATA，和UltraDMA。

ATAUltraDMA/133的最新版本支持的吞吐量为每秒133MB。

在主从配置，ATA接口支持每个连接器的两个存储设备。

然而，如果驱动器的性能是很重要的，两个设备间的端口共享不推荐。

IDE/ATA磁盘提供性能优良，成本低，是一种流行和常用的硬盘。

SCSI（Smallcomputersysteminterface）是最流行的硬盘接口服务器；比IDE/ATA成本较高；同时支持多种数据访问；主要用于“高端”的环境；SCSI超提供数据传输的320MB/s的速度。

SCSI在各种接口是可用的。

SCSI是一种用于主机存储接口的最古老和最流行的形式。

SCSI是一组标准，用于外围设备连接到计算机，它们之间的数据转移。

通常，SCSI是用来连接硬盘和磁带到主机。

SCSI可以连接各种各样的其他设备，如扫描仪和打印机。

通信的主机和存储设备之间使用SCSI命令集。

自成立以来，经历了飞速的SCSI修改，产生连续的性能改进。

最古老的SCSI的变体，称为SCSI-1提供的数据传输速率为5Mb/s；SCSI超320提供了传输数据的320Mb/s的速度。

FC（FibreChannel）光纤通道，和SCSI接口一样,光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术，是专门为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。

光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的，它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。

光纤通道的主要特性有：

热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

光纤通道是为在像服务器这样的多硬盘系统环境而设计，能满足高端工作站、服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯等系统对高数据传输率的要求。

2.RAID具有什么优势？

给出常见的几种RAID层级的定义、工作原理，并比较其性能和优缺点。

RAID（RedundantArrayofIndependentDisks）,磁盘冗余阵列。

RAID是一个有利的技术，利用多个磁盘作为一个集合中的一部分，它提供了数据保护硬盘故障，提高了存储系统I/O性能。

RAID的优势有：

磁盘驱动器有性能限制；一个独立的驱动有一定的寿命，例子：

如果一个驱动器的平均故障间隔时间为750000小时，并有100个阵列中的驱动器，然后阵列的MTBF为750000/100，或7500小时，RAID就可以解决这个问题，而且RAID还可以增加容量、有更高的可用性、提高性能。

（1）RAID0

RAID0没有容错,在RAID0，数据并在硬盘驱动器在一个RAID集。

在RAID0的配置，数据并在硬盘驱动器在一个RAID集。

它采用了全的存储容量分配的数据在多个硬盘驱动器在一个RAID集条。

读取数据，放在一起的控制器都是带。

条纹尺寸在软件RAID主机级别指定的硬件RAID和特定的供应商。

RAID0用于需要高I/O吞吐量的应用。

然而，如果这些应用需要的高可用性，RAID0不提供数据保护和驱动失败事件的可用性。

（2）RAID1

RAID1磁盘镜像，镜像是一种技术，数据存储在两个不同的硬盘驱动器，产生两个数据副本。

在一个硬盘发生故障时，数据是完整的对幸存的硬盘驱动器和控制器继续服务主机的数据请求从一个镜像对幸存的磁盘。

镜像包括数据存储容量的需要量，重复的数据存储量的两倍。

镜像不提供的写性能相同的水平条纹的RAID。

（3）嵌套的RAID

嵌套的RAID（即1+0，0+1等。

）大多数数据中心需要从他们的RAID阵列数据冗余和性能。

一个常见的误解是，RAID0+1和RAID1+0是相同的。

正常情况下，RAID级别1+0和0+1提供相同的好处。

然而，重建磁盘故障的情况下操作之间的两个不同。

RAID1+0，也被称为条纹镜。

RAID1+0的基本元素是一对镜像，这意味着数据首先镜像然后数据副本是分散在多个硬盘驱动器在一个RAID集。

更换故障驱动器时，只有镜像重建。

换句话说，磁盘阵列控制器使用幸存的驱动器在镜像对数据恢复和连续操作。

从幸存的磁盘的数据复制到替换磁盘。

（4）RAID3

RAID3用专用的奇偶校验盘并行访问阵列,RAID3的高性能和使用改进的容错校验。

总是写完整的条纹在所有磁盘上的数据，提供大量的数据传输带宽。

RAID3使用的应用，涉及大量的顺序访问数据，如视频流。

RAID3条纹数据的高性能和使用改进的容错校验。

奇偶校验信息存储在一个专用的驱动，数据可以被重建，如果一个驱动器失败。

例如，五盘，四用于数据和一个用于校验。

因此，总的所需磁盘空间的大小是数据盘的1.25倍。

RAID3总是读和写完整的条纹在所有磁盘上的数据，为驱动的并行操作。

没有部分写道，更新了许多条条纹。

（5）RAID4

RAID4独立的磁盘阵列和一个专用的奇偶校验盘,RAID4的I/O性能比RAID3要好，由于竞争平价磁盘,RAID4不克服写的瓶颈，多个磁盘阵列内的故障可能会导致数据丢失。

（6）RAID5

RAID5独立的磁盘阵列和分布式奇偶校验,奇偶校验是分布在所有的磁盘。

在RAID5奇偶分布克服了写瓶颈。

在该阵列内的多磁盘故障可能会导致数据丢失。

RAID5是首选的信息，数据挖掘，介质性能的媒体服务，和关系数据库管理系统（RDBMS）的实现。

RAID5是一个非常多才多艺的RAID的实现。

RAID4和RAID5的区别在奇偶校验位置。

在RAID4，奇偶校验写入专用驱动器，创建一个写入奇偶校验磁盘瓶颈。

在RAID5，奇偶分布在所有磁盘。

在RAID5体现了奇偶校验RAID的实现，此外，多个磁盘阵列中的故障可能会导致数据丢失。

（7）RAID6

RAID6独立磁盘和双分布式奇偶校验阵列,在RAID设置两个磁盘故障导致数据不可用的数据单奇偶校验方案，增加驱动能力的硬盘数量导致两个磁盘失败在RAID集的概率高,RAID-6防止两个磁盘故障的维护两个方,水平奇偶校验是RAID-5奇偶相同,对角奇偶校验RAID是由以数据块对角集计算组成员,奇偶，和里德所罗门是两种常用的计算校验RAID-6算法。

RAID6的工作方式相同，因此，一个RAID6的实现至少需要四个磁盘。

RAID6分布在所有的磁盘奇偶校验。

RAID5的写入性能优于RAID6。

以下为RAID0,RAID1,RAID2,RAID3,RAID5,RAID6,RAID（0+1）,RAID（1+0）的最小硬盘数、存储效率、代价以及性能的比较：

3.DAS,NAS,SAN,IP-SAN的主要内容分别是什么？

给出每一种技术的组成结构图。

并讨论这些技术的特点和适用领域。

DAS（DirectAttachedStorage），直接附加存储。

它有内部直接连接和外部直接连接，使用分组级协议进行数据访问。

特点就是：

理想的本地数据配置、小环境中快速部署、简单的部署、可靠性高、较低的资本费用、低复杂度等。

直接连接存储（DAS）是直接连接到服务器的存储体系结构。

应用程序访问数据从DAS使用块级访问协议。

一个主机，内置硬盘，磁带库，并直接连接外部硬盘驱动器包是一些例子，DAS。

这是内部的还是外部的，基于相对于主机的存储设备的位置。

DAS物理结构图：

DAS的物理要素包括：

CPU、连接、存储设备

NAS（Network-AttachedStorage）网络附加存储。

它是一种基于IP的文件共享的设备连接到一个局域网。

NAS提供服务器整合的优势，通过消除多个文件服务器的需求。

它通过文件级的数据访问和共享提供了存储整合。

NAS是优选的存储解决方案，使客户能够共享文件快速、直接存储管理开销最小。

NAS也有助于消除瓶颈，面对用户访问文件时，从一个通用的服务器。

NAS设备使用其自己的操作系统和硬件集成，软件组件，以满足特定的文件服务的需求。

它是共享存储在网络的一个基础设施，IP为基础的文件共享设备连接到局域网。

NAS的特点有:

①支持信息综合接入（多对一，一对多的配置）；②提高了效率（以减轻他们的文件服务器的操作提高了通用服务器的利用）；③增加了灵活性（兼容UNIX和Windows平台的客户都使用行业标准议）；④集中存储（减少在客户端工作站的数据复制）；⑤简化管理（提供一个集中控制台，可以有效地管理文件系统）；⑥可扩展性（尺度在不同利用概况和业务应用类型一致）；⑦高可用性（使用冗余的网络组件，和本地聚类）；⑧提供安全的集成环境（用户认证和授权）。

NAS物理结构图：

SAN（StorageAreaNetwork）,存储区域网络。

专用服务器的高速网络和共享存储设备，SAN的组件有：

节点端口、电缆、布线（连接器）、接插元件、存储阵列、SAN管理软件等。

它是块级数据访问专用的高速网络资源整合、集中存储和管理有较好的可扩展性。

它的服务器之间的数据（也被称为主机）和存储设备通过光纤通道交换机。

SAN使存储整合，允许跨多个服务器共享存储。

SAN提供了物理基础通信设施，使安全和主机和存储设备之间的良好沟通，提供安全访问。

SAN物理结构图：

IP-SAN（Internetprotocolstorageareanetwork），因特网协议存储区域网络。

基于IP的块存储协议有iSCSI、FCIP。

iSCSI就是使用基于IP协议来连接主机和存储，块级数据进行基于IP网络，封装SCSI命令和数据块，TCP/IP数据包和运输。

FCIP就是基于IP的的一种网络存储技术，它结合了光纤通道和IP的优势，创建虚拟的FC链路连接的设备在一个不同的织物，FCIP是一种距离扩展方案，用于数据共享地理上分散的SAN。

IP被定位为一个存储运输因为：

它易于管理,现有的网络基础设施可以利用,比较新的硬件和软件成本的降低,支持多厂商互操作性,许多远程容灾解决方案已经利用IP网络,许多强大的和成熟的安全选项可用于IP网络,

IP-SAN物理结构图：

IPSAN的应用

远程备份和恢复

远程数据复制

数据合并

4.CAS（ContentAddressedStorage）的概念、产生背景、优缺点是什么？

简述其工作原理并给出其逻辑和物理结构图。

CAS（内容寻址存储）是针对固定内容存储需求的存储技术，是对固定内容的解决方法，具有面向对象存储特征，位置独立的数据存储，是仓库中的存储对象，接口的存储访问机制，全球唯一标识符提供对象的访问。

产生的背景：

CAS是由美国EMC公司率先提出的针对固定内容存储需求的先进的网络存储技术。

CAS基于磁记录技术，它按照所存储数据内容的数字指纹寻址，具有良好的可搜索性、安全性、可靠性和扩展性。

EMC同时推出了其CAS产品Centera，并成为CAS存储技术的代表性产品。

之后，一些存储公司相继推出了相关的产品，使CAS技术备受关注。

CAS的优点：

内容的真实性、内容完整、位置独立性、单实例存储（SIS）、强制保留、纪录级的保护和配置、技术独立、快速记录检索（200毫秒–400毫秒），缺点就是内容寻址存储完全针对固定内容而设计等。

CAS物理结构图：

CAS逻辑结构图：

存储一个数据对象

检索一个数据对象

5.虚拟化技术的主要内容是什么？

重点阐述存储虚拟化的定义、分类和实现，给出必要的图形说明。

虚拟化技术是一种抽象物理资源为逻辑视图的技术，它增加了资源的使用效率和容量，通过集中使用、共享资源简化了资源管理，显著地减少了停机时间，提高了资源的使用率和性能。

虚拟化技术有多种形式，如内存虚拟化技术、网络虚拟化技术、服务器虚拟技术以及存储虚拟化技术。

存储虚拟化是以物理存储资源的逻辑视图到主机的过程。

这个逻辑存储和物理存储的出现表现为直接连接到主机。

在存储技术的发展，一些形式的存储虚拟化实现了。

存储虚拟化的例子有基于主机的容量管理，建立LUN，磁带虚拟化等。

存储虚拟化的关键的好处包括提高存储利用率，增加或删除存储在不影响应用程序的可用性，和非破坏性的数据迁移（对文件的访问和存储而迁移的进展）。

SNIA存储虚拟化技术分类

存储虚拟化技术需要多层次实现

块级存储虚拟化技术

文件级存储虚拟化技术