【文章內(nèi)容簡介】 時 ,以另一空白且無故障的扇區(qū)取代該扇區(qū) ,以延長磁盤的使用壽命 ,減少壞磁盤的發(fā)生率以及系統(tǒng)的維護(hù)成本。 硬件磁盤陣列還是軟件磁盤陣列 o 一個完整的磁盤陣列硬件與系統(tǒng)相接。內(nèi)置 CPU,與主機(jī)并行運(yùn)作 ,所有的 I/O都在磁盤陣列中完成 ,減輕主機(jī)的工作負(fù)載 ,增加系統(tǒng)整體性能。有卓越的總線主控 (busmastering)及 DMA能力 ,加速數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能。與快取內(nèi)存結(jié)合在一起 ,不但增加數(shù)據(jù)的存取及傳輸性能 ,更因減少對磁盤的存取而增加磁盤的壽命。o 軟件磁盤陣列是一個程序 ,在主機(jī)執(zhí)行 ,透過一塊 SCSI卡與磁盤相接形成陣列 ,它最大的優(yōu)點(diǎn)是便宜 ,因?yàn)闆]有硬件成本 (包括研發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)等 ),而 SCSI卡很便宜 (亦有的軟件磁盤陣列使用指定的很貴的 SCSI卡 )。它最大的缺點(diǎn)是使主機(jī)多了很多進(jìn)程 (process),增加了主機(jī)的負(fù)擔(dān) ,尤其是輸出入需求量大的系統(tǒng)。目前市面上的磁盤陣列系統(tǒng)大部份是硬件磁盤陣列 ,軟件磁盤陣列較少。 IDE， SCSI， FC接口o 硬盤接口是硬盤與主機(jī)系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機(jī)內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與控制器之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接口的性能高低對磁盤陣列整體性能有直接的影響。 o SCSI是一種連結(jié)主機(jī)和外圍設(shè)備的接口，支持包括磁盤驅(qū)動器、磁帶機(jī)、光驅(qū)、掃描儀在內(nèi)的多種設(shè)備。它由 SCSI控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作， SCSI控制器相當(dāng)于一塊小型 CPU，有自己的命令集和緩存。能夠處理大部分工作，減輕了中央處理器的負(fù)擔(dān) (CPU占用率)。o FC光纖通道接口，帶寬高，適合于 SAN存儲方案。DAS、 NAS、 SAN存儲模式o 目前磁盤存儲市場上，存儲分類（如下表一）根據(jù)服務(wù)器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機(jī)， AS400等服務(wù)器，開放系統(tǒng)指基于包括 Windows、UNIX、 Linux等操作系統(tǒng)的服務(wù)器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內(nèi)置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為：直連式存儲（ DirectAttachedStorage，簡稱 DAS）和網(wǎng)絡(luò)化存儲（ FabricAttachedStorage，簡稱 FAS）；開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲根據(jù)傳輸協(xié)議又分為：網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NetworkAttachedStorage，簡稱 NAS）和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（StorageAreaNetwork，簡稱 SAN）。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲占有目前磁盤存儲市場的70%以上，因此本文主要針對開放系統(tǒng)的外掛存儲進(jìn)行論述說明。 存儲模式存儲方案直連式存儲（ DAS）o 直連式存儲依賴服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的 IO讀寫和存儲維護(hù)管理，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機(jī)資源（包括 CPU、系統(tǒng) IO等），數(shù)據(jù)流需要回流主機(jī)再到服務(wù)器連接著的磁帶機(jī)（庫），數(shù)據(jù)備份通常占用服務(wù)器主機(jī)資源 2030%，因此許多企業(yè)用戶的日常數(shù)據(jù)備份常常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不繁忙時進(jìn)行，以免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。直連式存儲的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時間就越長，對服務(wù)器硬件的依賴性和影響就越大。o 直連式存儲與服務(wù)器主機(jī)之間的連接通道通常采用 SCSI連接，帶寬為 10MB/s、 20MB/s、 40MB/s、 80MB/s等，隨著服務(wù)器 CPU的處理能力越來越強(qiáng)，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數(shù)量越來越多， SCSI通道將會成為 IO瓶頸；服務(wù)器主機(jī) SCSI ID資源有限，能夠建立的 SCSI通道連接有限。o 無論直連式存儲還是服務(wù)器主機(jī)的擴(kuò)展，從一臺服務(wù)器擴(kuò)展為多臺服務(wù)器組成的群集 (Cluster)，或存儲陣列容量的擴(kuò)展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機(jī)，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè) 724 小時服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。問題解決o 針對 I/O是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，將數(shù)據(jù)從通用的應(yīng)用服務(wù)器中分離出來以簡化存儲管理。 o 存在的問題：每個新的應(yīng)用服務(wù)器都要有它自己的存儲器。這樣造成數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，隨著應(yīng)用服務(wù)器的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率會急劇下降。問題解決o 將存儲器從應(yīng)用服務(wù)器中分離出來，進(jìn)行集中管理。這就是所說的存儲網(wǎng)絡(luò)（ StorageNetworks） o 專家們針對這一辦法又采取了兩種不同的實(shí)現(xiàn)手段，即 NAS（NetworkAttachedStorage）網(wǎng)絡(luò)接入存儲和 SAN(StorageAreaNetworks)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò) SANo 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ StorageAreaNetwork，簡稱SAN）采用光纖通道（ FibreChannel）技術(shù)，通過光纖通道交換機(jī)連接存儲陣列和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。 SAN經(jīng)過十多年歷史的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟，成為業(yè)界的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（但各個廠商的光纖交換技術(shù)不完全相同，其服務(wù)器和 SAN存儲有兼容性的要求）。 SAN存儲采用的帶寬從 100MB/s、 200MB/s，發(fā)展到目前的 1Gbps、 2Gbps。 網(wǎng)絡(luò)接入存儲 NASo 網(wǎng)絡(luò)接入存儲（ NetworkAttachedStorage，簡稱 NAS）采用網(wǎng)絡(luò)（ TCP/IP、 ATM、 FDDI）技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的存儲私網(wǎng)。隨著 IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)接入存儲（ NAS）技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。 NAS， SAN的不同o NAS：用戶通過 TCP/IP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)文件共享協(xié)議如：NFS、 HTTP、 CIFS實(shí)現(xiàn)共享。 SAN：通過專用光纖通道交換機(jī)訪問數(shù)據(jù)，采用 SCSI、 FCAL接口。什么是 NAS和 SAN的根本不同點(diǎn)？ NAS和 SAN最本質(zhì)的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖： o 由圖可以看出， SAN結(jié)構(gòu)中，文件管理系統(tǒng)（ FS）還是分別在每一個應(yīng)用服務(wù)器上；而 NAS則是每個應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議（如： NFS、CIFS）使用同一個文件管理系統(tǒng)。換句話說： NAS和 SAN存儲系統(tǒng)的區(qū)別是 NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。 數(shù)據(jù)備份哈爾濱工程大學(xué)數(shù)據(jù)備份技術(shù) 簡介o 數(shù)據(jù)存儲的不安全性主要來自以下幾個方面：病毒、非法操作、黑客攻擊、內(nèi)部人員故意破壞篡改、誤操作、自然災(zāi)害等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，硬件故障、軟件錯誤、人的誤操作是數(shù)據(jù)丟失的最主要原因。50%以上的數(shù)據(jù)丟失是由于硬件故障或軟件錯誤造成的； 30%以上的數(shù)據(jù)丟失是由人的錯誤操作造成的；病毒和自然災(zāi)害造成的數(shù)據(jù)丟失不到 15%。調(diào)查結(jié)果顯示，具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的公司有 2/3遭遇過數(shù)據(jù)丟失的情況。在這種情形下，數(shù)據(jù)備份的作用已經(jīng)越來越引起人們的重視。數(shù)據(jù)備份技術(shù)也逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。備份技術(shù)分類o 數(shù)據(jù)備份有多種實(shí)現(xiàn)形式，從不同的角度可以對備份進(jìn)行不同的分類：從備份模式來看，可以分為物理備份和邏輯備份；從備份策略來看，可以分為完全備份、增量備份和差分備份；根據(jù)備份服務(wù)器在備份過程中是否可以接收用戶響應(yīng)和數(shù)據(jù)更新，又可以分為離線備份和在線備份，或稱為冷備份和熱備份。o 物理備份 基于塊（ blockbased）的備份，基于文件（ filebased）的備份o 基于設(shè)備（ devicebased）的備份備份模式邏輯備份每個文件都是由不同的邏輯塊組成的，每一個邏輯的文件塊存儲在連續(xù)的物理磁盤塊上。但是，組成一個文件的不同邏輯塊極有可能存儲在分散的磁盤塊上。比如 UNIX系統(tǒng)，它使用了索引節(jié)點(diǎn)或 “inode”結(jié)構(gòu)來映射邏輯塊地址和相應(yīng)的磁盤上的物理地址。一個 inode包含了指向物理磁盤塊的指針。對于比較大的文件來說，一個單一的 inode太小，無法映射所有的邏輯塊，需要多個塊的間接引用包含更多的指針。 備份軟件通常既可以進(jìn)行文件操作又可以對磁盤塊進(jìn)行操作?；谖募膫浞菹到y(tǒng)能夠識別文件結(jié)構(gòu)，并拷貝所有的文件和目錄到備份資源上。這樣的系統(tǒng)跨越了存儲在每個 inode上的指針，順序的讀取每個文件的物理塊。然后備份軟件連續(xù)的將文件寫入到備份媒介上。這樣的備份使得每個單獨(dú)文件的恢復(fù)變得很快。但是，連續(xù)的存儲文件會使得備份速度減慢， 因?yàn)樵趯Ψ沁B續(xù)存儲在磁盤上的文件進(jìn)行備份時需要額外的查找操作。這些額外的查找操作增加了磁盤的開銷，降低了磁盤的吞吐率 ?；谖募倪壿媯浞莸牧硗庖粋€缺點(diǎn)就是對于文件的一個很小的改變也需要將整個文件備份。物理備份與之相比，物理的或 “基于設(shè)備的備份 ”系統(tǒng)在拷貝磁盤塊到備份媒介上時忽略文件結(jié)構(gòu)。這樣會提高備份的性能，因?yàn)閭浞蒈浖趫?zhí)行過程中，花費(fèi)在搜索操作上的開銷很少。但是，這種方法使得文件的恢復(fù)變得復(fù)雜而且緩慢。因?yàn)槲募⒉皇沁B續(xù)的存儲在備份媒介上。 為了允許文件恢復(fù)，基于設(shè)備的備份必須要收集文件和目錄是如何在磁盤上組織的信息，才能使得備份媒介上的物