文档介绍：网络存储论文
课程: 网络存储技术
题目: 网络存储系统之RAID技术
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2011 年 10 月 20 日
目录
一、应用需求 3
二、现今对大规模网络存储系统的需求及必要性 3
三、网络存储的层次结构 3
四、RAID技术详解 6
(一)什么是RAID 6
(二)、RAID能解决什么问题 7
7
7
8
(三)、RAID级别简介 8
(四)、RAID-0数据组织原理 9
RAID-0技术详解 9
RAID-0数据组织原理 9
(五)、RAID-1数据组织原理 10
RAID-1技术详解 10
RAID-1数据组织原理 10
(六)、RAID-10数据组织原理 11
(七)、RAID-1E数据组织原理 13
(八)、RAID-2数据组织原理 14
(九)、RAID-2、RAID-3、RAID-4技术详解 15
一、应用需求
自从5000年以前,埃及人把象形文字记录在石牌上面开始,人类通过把文字记录在的特定载体上从而能够把思想从一个人告诉给另一个人,从一代人传递给下一代人。无数的壁画、石碑、甲骨、竹简等记录了无数的故事和传说,人类的文明通过这种方式,经过无数人知识和经验的积累和世代传承逐渐发展壮大。
纸张的出现、印刷技术的发明使得信息传播的速度更加迅速,使得承载各种知识的文明之火熊熊燃烧并迅猛传播开去。
60多年前,计算机系统的出现,人类纪录知识和信息的主要方式开始逐步摆脱了纸张的约束,以数字方式存放在计算机系统之中,直到今天人类突然发现通过网络互联的计算机系统取代了图书馆成为知识和信息存储和传播的主体;无数电子设备可以无时无刻纪录人类身边的每一个变化取代了书斋中的作者以优雅的文字辛勤地纪录身边的历史;
敲几下键盘、点几下鼠标获取所需的信息取代了文山书海中的大量翻阅。计算机存储系统成为无数知识和信息的最主要载体,同时也是社会正常运转不可或缺的重要保证。
二、现今对大规模网络存储系统的需求及必要性
因此,在现今大规模网络存储系统已成为其中的重中之重,从下面的一些数据可以知:
网络中越来越多的独立文件服务器、NAS设备、备份服务器、虚拟机等设备用于存放海量的文件数据,这些设备单独很难支持上亿的文件和目录,无法有效地支持大量并发用户的访问,同时在设备间又存在大量的数据冗余,并且具有相对很低的存储设备平均使用率。
由于缺乏自动化工具的支持,对于这些设备和文件进行管理是极其复杂的。当前应用需要统一有效管理多个存储结点和海量数据的系统出现,对于它的要求包括:支持上万用户并发存取文件数据,有效管理上千个存储设备,具有不断扩展的存储容量,能达到100GB/s的聚合带宽和上百万IOPS的处理能力,具有足够的弹性和冗余机制保证部分设备失效时数据的可用性,可以提供全局共享的命名空间和标准安全文件存取方式,减小不必要的数据冗余。
三、网络存储的层次结构
着网络存储系统的规模不断增加,系统内包含大量的软硬部件,每种部件有具有各自的接口、规格和功能,物理部件包括网络物理线缆、以太交换机、主机等等,而软件部件更是多种多样,包括应用软件、文件系统和数据库等。
作为一个存储系统设计者需要一张"地图"标明各种软硬件部件应该所处的位置,及其软硬部件之间的关系,从而能够设计出一个完整的存储系统。
存储系统在整个层次结构中包含多个软硬件模块,每个模块通过特定的接口提供存取操作,而存取路径从请求起点到数据源纵向贯穿各个模块。
存储系统整体的层次结构如下图所示,总体分为文件操作层和数据块操作层,由于可以使用统一的命名空间管理文件和对象,因此对象存储设备可以通过全局命名空间层管理。
事实上每一层都对上层屏蔽底层的信息,从逻辑上每层都是一个逻辑存储设备,具有独立的存储空间(可以是命名空间,也可以是线性块地址空间)。多个相同抽象层可以通过横向的存储空间合并和操作集集成起来形成一个更大规模的存储系统。这也是存储系统扩展和虚拟化的一般方法。
SNIA提出的网络存储系统的逻辑参考模型,它首先明确软件部件所应该具有的功能,及其在整体系统中的位置;然后说明这些软件部件和硬件部件的关系。在如图 ,它把存储系统分为三个层次,分别为应用层、文件/记录层和块接口层,这和我们前面对于存储系统的接口描述是一致的;而在物理层面,主机通过网络和设备相连,主机具有较高的数据抽象(文件或者记录),而设备主要提供块设备语义。在第二个版本中,在文件接口层和块接口层引入了存储系统虚拟化模块。并通过SMI-S等管理协议对于整个存储系统进行统一的管理,进而明确描述了