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存储基础知识入门
  

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一、DAS、NAS、SAN及组网基础知识
1.直连存储DAS(Direct Attached Storage)

存储设备(RAID系统、磁带机和磁带库、光盘库)直接连接到服务器;

传统的、最常见的连接方式,容易理解、规划和实施;

没有独立操作系统,不能提供跨平台的文件共享,各平台下数据需分别存储;

各DAS系统之间没有连接,数据只能分散管理;备份软件不能离开服务器支持;DAS的前期投资比较少;

2.网络连接存储NAS(Network Attached Storage)

出现NAS专用存储设备,成为数据共享与交换的核心。
多台服务器共享后端存储设备。
NAS设备上的存储空间通过CIFS和NFS协议共享给主机,可同时对同一目录或文件进行并发读写。
文件系统位于后端存储系统。
采用标准的以太网链路和TCP/IP协议进行连接。

3.存储区域网络SAN(Storage Area Network)

高可用性,高性能的专用存储网络,用于安全的连接服务器和存储设备并具备灵活性和可扩展性;SAN对于数据库环境、数据备份和恢复存在巨大的优势;SAN是一种非常安全的,快速传输、存储、保护、共享和恢复数据的方法。
SAN是独立出一个数据存储网络,网络内部的数据传输率很快,但操作系统仍停留在服务器端,用户不直接访问SAN的网络;SAN关注磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构

二、接口协议介绍
1、SCSI存储协议

SCSI的英文全称为“Small Computer System Interface”(小型计算机系统接 口),是同IDE(ATA)完全不同的接口,IDE接口是普通PC的标准接口,而SCSI并不是专门为硬盘设计的接口,是一种广泛应用于小型机上的高速数 据传输技术。
SCSI接口具有应用范围广、多任务、带宽大、CPU占用率低,以及热插拔等优点,但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及,因此SCSI 硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。
SCSI接口从诞生到现在已经历了多年的发展,对于并行SCSI来说,先后衍生出了SCSI-1、 Fast SCSI、FAST-WIDE-SCSI-2、Ultra SCSI、Ultra2 SCSI、Ultra160 SCSI、 Ultra320 SCSI等,现在市场中占据主流的是Ultra160 SCSI、Ultra320 SCSI接口产品。

2、SAS存储协议

SAS(Serial Attached SCSI)即串行SCSI技术,是一种新型的磁盘连接技术。它综合了现有并行SCSI和串行连接技术(光纤通道、SSA、IEEE1394等)的优势,以串行通讯为协议基础架构,采用SCSI-3扩展指令集并兼容SATA设备,是多层次的存储设备连接协议栈。而SAS磁 盘就是采用该接口技术的磁盘。

SAS的优势主要体现在:

灵活性,可以兼容SATA,为用 户节省投资;

扩展性,一个SAS域最多可以直连16384个设备;

性能卓越,点对点的架构使性能随端口数量增加而提高;

更合理的电缆设计,在高密度环境中 提供更有效的散热。

3、SATA存储协议

使用SATA(Serial ATA)口的硬盘又叫串口硬盘,是未来PC机硬盘的趋势。Serial ATA采用串行连接方式,串行ATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查, 如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。

目前,由于在存储设备中采用多块SATA硬盘的协同RAID工作模式,使得数据存储的传输瓶颈仍然存在于存储到主机端。此外,由于存储厂商推出SATA-SCSI、SATA-FC、SATA-IP的存储设备,兼之SATA硬盘的大容量、价格低廉以及本身的性能而受到市场的广泛认可。

4、FC存储协议

光纤信道标准(FCS)定义了一种用于连接工作站、大型机、巨型机、存储设备以及显示设备等的高速数据传输机制。FCS 满足了大量信息的快速传输需求,并减轻了支持当前多通道和网络环境的系统提供商的负担,这是因为 FCS 为网络、存储以及数据传输提供了一个单一标准。光纤信道协议是一种在光纤信道上的 SCSI 接口协议。

光纤信道(FC)主要特征如下:

性能:传输速率范围从 266Mb/s 到2Gb/s、 4Gb/s、8Gb/s;

支持光介质和电介质,工作速率范围从 133Mb/S 到 1062Mb/S,传输 距离为 10km;

小连接器;

高带宽利用率,与距离无关;

支持从小型机到巨型机的多种性价比级别;

可以传送多种接口命令集,包括 IP、SCSI、以及音频 / 视频等。

SAN(存域网)是指独立于异构计算网络系统之外的几乎拥有无限存储容量的高速网络。其通常采用高速的光纤通道作为传输媒介,以FCP+SCSI协议作为存储访问协议,将存储子系统网络化、开放化、虚拟化、智能化,实现真正的高速、安全、共享存储。

FC网络存储以其高速稳定的数据传输、良好的可扩展性被大多数具有核心应用的大中型企业所采纳。经过实际应用, FC网络存储已经发展成为目前最成熟的高速存储区域网络。

5、ISCSI存储协议

简单的说ISCSI就是将SCSI协议封装于IP协议中进行数据传输。ISCSI区别于FC-SAN的一点就是传输的介质和协议的不同。而两端的存储设备和主机端基本一样。
由于IP网络现阶段各个企业建设相对完善,因此ISCSI部署成本较低,而且部署方便。
但是,在现阶段以千兆网络为主流的网络环境中,ISCSI还只是适合于普通的非关键应用,而且对数据量的存储吞吐不会大于70MB/S。相对关键应用来说,目前还是大多数采用FC。

6、NVMe存储协议

NVMe本质是上建立了多个计算机与存储设备的通路,这样搬运数据的速度自然就提高了。在NVMe协议中,多个通路其实就是多个队列,具体如图7所示。在SATA中计算机与存储设备只能有一个队列,即使是多CPU情况下,所有请求只能经过这样一个狭窄的道路。而NVMe协议可以最多有64K个队列,每个CPU或者核心都可以有一个队列,这样并发程度大大提升,性能也自然更高了。

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9人已打赏

wshellym 发表于 2024-3-30 08:56
  
感谢分享,学习一下~
听雷 发表于 2024-3-30 11:19
  
感谢分享,学习一下~
新手716814 发表于 2024-3-30 20:55
  
感谢楼主分享,学习一下
新手716814 发表于 2024-3-30 21:00
  
感谢楼主分享,学习一下
听雷 发表于 2024-3-31 16:03
  
感谢分享,学习一下~
zjwshenxian 发表于 2024-3-31 19:34
  
感谢分享,学习一下~
李润东 发表于 2024-4-1 09:01
  

每天坚持打卡学习签到!!
韩_鹏 发表于 2024-4-1 09:28
  
感谢分享                                           
牛风喜 发表于 2024-4-1 09:36
  

感谢分享,有助于工资和学习
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