01 共享存储及其模型共享存储及其模型湖北文理学院湖北文理学院 数学与计算机科学学院数学与计算机科学学院课程目的：课程目的：2341存储需求的变化存储需求的变化以服务器为中心的以服务器为中心的IT体系结构体系结构以存储为中心的以存储为中心的IT体系结构体系结构SNIA共享存储模型共享存储模型1 存储需求的变化存储需求的变化1 存储需求的变化存储需求的变化p“以计算为中心以计算为中心”向向“以数据为中心以数据为中心”发生转变发生转变p数据存储、管理方式从以服务器为中心向以网络为中心发数据存储、管理方式从以服务器为中心向以网络为中心发生转变，生转变，“数据持续时间增加数据持续时间增加”p积累的数据越来越多，呈现积累的数据越来越多，呈现“爆炸性的增长爆炸性的增长 ”p多样化、孤立、分散、难以管理的海量数据是多样化、孤立、分散、难以管理的海量数据是p “应用的巨大障碍应用的巨大障碍”p关键业务的数据丢失对企业带来关键业务的数据丢失对企业带来“毁灭性打击毁灭性打击”p业务连续性、数据共享、数据备份恢复、信息生命周期管业务连续性、数据共享、数据备份恢复、信息生命周期管理等需求推动存储技术巨大发展理等需求推动存储技术巨大发展2 传统的以服务器为中心的传统的以服务器为中心的IT体系结构体系结构以服务器为中心的以服务器为中心的IT体系结构的特点体系结构的特点p存储设备通常只连接到单个服务器（有时也可连接存储设备通常只连接到单个服务器（有时也可连接2个服个服务器）务器）p服务器和存储之间一般通过服务器和存储之间一般通过SCSI电缆相连电缆相连p任一时刻仅一个服务器能实际地直接使用存储设备任一时刻仅一个服务器能实际地直接使用存储设备p其他的服务器不能直接访问存储设备其他的服务器不能直接访问存储设备以服务器为中心的以服务器为中心的IT体系结构的问题体系结构的问题p可靠性问题：如果存储设备连接的服务器失效，将无法访可靠性问题：如果存储设备连接的服务器失效，将无法访问问p存储容量问题：存储容量问题：SCSI电缆的长度有限（电缆的长度有限（2.5米），连接的米），连接的设备有限设备有限p存储管理问题：机房环境管理、存储分配管理、访问控制存储管理问题：机房环境管理、存储分配管理、访问控制管理管理传统的存储体系已不能满足市场需求传统的存储体系已不能满足市场需求存储体系存储体系在需求的推动下发生在需求的推动下发生变革！变革！3以存储为中心的以存储为中心的IT体系结构体系结构存储网络存储网络p存储网络的基本思想：存储网络的基本思想：用一个网络代替SCSI线缆存储网络存储网络以存储为中心的以存储为中心的IT体系结构的特点体系结构的特点p存储设备独立于任何计算机，多个服务器可以通过存储网存储设备独立于任何计算机，多个服务器可以通过存储网络访问同一个存储设备，不必通过某一特定服务器络访问同一个存储设备，不必通过某一特定服务器p服务器的作用只是处理数据服务器的作用只是处理数据p存储设备被强化：存储设备被强化：磁盘子系统：许多小的硬盘可以用一个大的磁盘子系统来代替存储网络允许所有计算机都可以访问磁盘子系统，也就是说，磁盘子系统被共享了使用存储网络的服务器替换过程使用存储网络的服务器替换过程p在新的服务器上安装必要的应用软件；在新的服务器上安装必要的应用软件；p在磁盘子系统内复制生产数据，建立测试数据；在磁盘子系统内复制生产数据，建立测试数据；p把复制的数据分配给新服务器，并对新服务器进行强化测把复制的数据分配给新服务器，并对新服务器进行强化测试性运行；试性运行；p成功进行测试之后，把两台服务器都关机，再把生产数据成功进行测试之后，把两台服务器都关机，再把生产数据分配给新服务器；分配给新服务器；p使用生产数据启动新服务器，替换过程完成。使用生产数据启动新服务器，替换过程完成。4 SNIA共享存储模型共享存储模型pSNIA：存储网络行业协会（：存储网络行业协会（Storage Networking Industry Assocation）p共享存储体系结构的主要类型共享存储体系结构的主要类型SAN：存储区域网（Storage Area Network）网络基础设施：光纤通道/千兆或万兆以太网传输的数据类型：SCSI块数据NAS：网络附接存储（Network Attached Storage）网络基础设施：快速以太网/千兆或万兆以太网传输的数据类型：文件SNIA共享存储模型的提出共享存储模型的提出pSNIA共享存储模型提出的目的：共享存储模型提出的目的：有助于统一术语和描述模型帮助理解高层应用、存储网络和存储设备之间的关系SNIA（存储网络行业协会）存储模型（存储网络行业协会）存储模型SNIA Shared Storage ModelFile/record layerBlock layerStorage devices (disks, )Database(dbms)File system(FS)Storage domainServicesNetworkHostDeviceBlock aggregationApplication(Source: SNIA)SNIA共享存储模型的存储环境共享存储模型的存储环境pSNIA共享存储模型的存储环境由共享存储模型的存储环境由4个基本部分组成个基本部分组成应用应用一般被看成该模型的用户，支持诸如在线事务处理、数据挖掘或Web服务等用户行为文件文件/记录层记录层包含数据库和文件系统块层块层包括存储设备和块聚合（存储虚拟化）服务子系统服务子系统定义了管理其他部件的功能包括存储特定的应用，比如管理、安全、备份、可用性以及容量规划等SNIA共享存储模型的作用共享存储模型的作用p为运行在计算机上的用户应用与底层的存储设施建立了普为运行在计算机上的用户应用与底层的存储设施建立了普遍的联系遍的联系SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络表示存储网络，即把共享存储环境的各个成分互相连接的基础设施，网络必须能够提供高的性能和易于扩展的连接当前主要使用：光纤通道千兆/万兆以太网InfiniBandp主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机是至少会从共享存储环境获取存储的计算机系统p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源包括简单的硬盘驱动器、磁盘阵列、磁盘子系统和控制器，以及磁带驱动器和磁带库物理存储资源借助冗余数据通路，诸如抽点快照和镜像这样的复制功能，以及RAID等措施来预防其失效p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备是指存储数据的专门的物理存储资源p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源是物理存储资源、存储管理功能或者它们的结合的服务或抽象合成典型的例子有卷、文件和数据移动器p存储管理系统存储管理系统SNIA共享存储模型定义的元素共享存储模型定义的元素p互联网络互联网络p主计算机主计算机p物理存储资源物理存储资源p存储设备存储设备p逻辑存储资源逻辑存储资源p存储管理系统存储管理系统是一种服务，它监视和检查共享存储环境，或者实现逻辑存储资源。这些功能典型地是用在物理存储资源或主计算机上的软件实现SNIA共享存储模型定义的共享存储模型定义的4个层次个层次p应用应用p文件文件/记录层记录层p块聚合层块聚合层p存储设备存储设备SNIA共享存储模型定义的共享存储模型定义的4个层次个层次p应用应用将应用作为一个层次，主要是为了说明被链接的位置p文件文件/记录层记录层p块聚合层块聚合层p存储设备存储设备SNIA共享存储模型定义的共享存储模型定义的4个层次个层次p应用应用p文件文件/记录层记录层由数据库和文件系统构成；将数据库记录和文件映射到存储设备的面向块的卷；数据库：记录组表表空间卷文件系统：字节文件卷文件/记录层的功能实现的位置全部在主机上分布式方式实现：NAS/文件服务器、NAS头端（NAS网关）p块聚合层块聚合层p存储设备存储设备SNIA共享存储模型定义的共享存储模型定义的4个层次个层次p应用应用p文件文件/记录层记录层p块聚合层块聚合层数据块：指存储在磁盘或磁带上的连续的数据字节块聚合层：将数据块与记录或文件相关联块层的作用：把磁盘存储设备的物理块映射成逻辑块，并使得它们能够以卷的形式提供给高层。块聚合功能的实现地点在主机上在存储网络上在存储设备上p存储设备存储设备SNIA共享存储模型定义的共享存储模型定义的4个层次个层次p应用应用p文件文件/记录层记录层p块聚合层块聚合层p存储设备存储设备指存储数据的物理存储资源，包括磁盘、磁带等SNIA共享模型的实际意义共享模型的实际意义p在于定义当前的用户应用及其支撑存储资源，并将它们映在于定义当前的用户应用及其支撑存储资源，并将它们映射到新的基础设施上来。射到新的基础设施上来。p提供了一个客户存储需求和选择的综合视野，可以用做网提供了一个客户存储需求和选择的综合视野，可以用做网络的进一步发展蓝图络的进一步发展蓝图5 共享存储配置方案示例共享存储配置方案示例p使用使用SNIA共享存储模型表示的共享存储模型表示的DAS、SAN和和NAS的解决的解决方案方案网络存储行业应用网络存储行业应用数字化校园、图书馆数字化校园、图书馆平安工程（监控）平安工程（监控）省会城市每月省会城市每月3PB十二金工程十二金工程各级数据中心各级数据中心容灾系统容灾系统国家标准国家标准媒体行业媒体行业（电视台节目编辑）（电视台节目编辑）气象、勘探、高性能计算气象、勘探、高性能计算IDC整合优化整合优化中小企业中小企业医疗医疗PACS存储行业应用存储行业应用p对对数据安全性数据安全性要求很高的企业要求很高的企业 典型行业典型行业: : 电信、金融和证券电信、金融和证券典型业务典型业务: : 计费计费p 对数据对数据存储性能存储性能要求高的企业要求高的企业典型行业典型行业: : 电视台、交通部门和测绘部门电视台、交通部门和测绘部门典型业务典型业务: : 音频音频/ /视频、石油测绘和地理信息系统等视频、石油测绘和地理信息系统等 p 在系统级方面具有很强的在系统级方面具有很强的容量容量( (动态动态) )可扩展性和灵活性可扩展性和灵活性的企业的企业典型行业典型行业: : 各中大型企业各中大型企业典型业务典型业务: ERP: ERP系统、系统、CRMCRM系统和决策支持系统系统和决策支持系统p 具有超大型具有超大型海量存储海量存储特性的企业特性的企业典型行业典型行业: : 图书馆、博物馆、税务和石油图书馆、博物馆、税务和石油 典型业务典型业务: : 资料中心和历史资料库资料中心和历史资料库 存储行业应用存储行业应用p具有本质上物理集中、逻辑上彼此独立的具有本质上物理集中、逻辑上彼此独立的数据管理数据管理特点的企业特点的企业典型行业典型行业: : 银行、证券和电信银行、证券和电信典型业务典型业务: : 银行的业务集中和移动通信的运营支撑系统银行的业务集中和移动通信的运营支撑系统(BOSS)(BOSS) p实现对实现对分散数据高速集中备份分散数据高速集中备份的企业的企业典型行业典型行业: : 各行各业各行各业典型业务典型业务: : 企业各分支机构数据的集中处理企业各分支机构数据的集中处理p数据数据在线性在线性要求高的企业要求高的企业典型行业典型行业: : 商业网站和金融商业网站和金融典型业务典型业务: : 电子商务电子商务p实现与主机无关的实现与主机无关的容灾容灾的企业的企业 典型行业典型行业: : 大型企业大型企业典型业务典型业务: : 数据中心数据中心