存儲基礎知識-華為HCIA雲計算學習筆記四虛拟化中的存儲結構實體磁盤類型實體磁盤類型對比集中式存儲RAID技術常用RAID類型集中式存儲類型IP SAN & FC SAN

虛拟化中的存儲結構

實體磁盤類型

SATA盤

SATA的 全 稱 是Serial Advanced Technology Attachment，SATA（SerialATA）口的硬碟又叫序列槽硬碟。SATA采用串行連接配接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信号，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的差別在于能對傳輸指令（不僅僅是資料）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了資料傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支援熱插拔的優點。

SAS盤

SAS（Serial Attached SCSI）即串行連接配接SCSI，是新一代的SCSI技術，與SATA硬碟相同，都是采用串行技術以獲得更高的傳輸速度，并通過縮短連結線改善内部空間等。SAS是并行SCSI接口之後開發出的全新接口。此接口的設計是為了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，并且提供與SATA硬碟的相容性。（比SATA盤更快，面對高資料吞吐量，低延遲，高可靠的應用，但是比SATA盤容量小且價格更貴）

NL-SAS盤

NL-SAS是采用了SAS的磁盤接口和SATA的盤體的綜合體。NL-SAS硬碟的轉速隻有7200轉，是以性能比SAS硬碟差。但由于使用了SAS接口，是以在尋址和速度上有了提升。

SSD盤

SSD（Solid State Disk），固态硬碟，是用固态電子存儲晶片陣列而制成的硬碟，由控制單元和存儲單元（FLASH晶片、DRAM晶片）組成。SSD在接口的規範和定義、功能及使用方法上與普通硬碟的完全相同，在産品外形和尺寸上也完全與普通硬碟一緻。SSD雖然具有傳統機械硬碟所不具備的快速讀寫、品質輕、能耗低以及體積小等特點，但其使用壽命有限且價格較高。

實體磁盤類型對比

集中式存儲

底層的實體硬碟被集中的存放在一個叫硬碟框的地方。

然後對磁盤進行RAID操作，進而形成一個存儲池（資源池），再讓主機對資源池進行資料的讀寫。

RAID技術

1. 通過對多塊磁盤進行并行的讀寫，提高資料的讀寫速度
2. 通過奇偶校驗和熱備技術，提高資料安全性

   

常用RAID類型

• RAID 0：多塊硬碟提升讀寫速度，但是一塊磁盤損壞就會影響全部資料，安全性沒有保障。
• RAID 1：資料會被備份一次，這樣壞掉的硬碟可以被更換，然後同步資料。雖然解決了安全的問題，但是硬碟有些浪費，因為相當于兩塊硬碟隻能提供一塊硬碟的空間。
• RAID 5：增加了奇偶校驗的技術，寫一個0，寫一個1，再寫一個校驗值，根據0和1可以推算出校驗值，三者可以互推，這樣三塊硬碟，如果一塊損壞，可以通過另外兩個硬碟中的資料，重構出第三塊硬碟中的資料。既解決了安全的問題，又解決了讀寫的問題，但是如果壞掉2塊硬碟，就無法恢複資料了。
• RAID 6：基于RAID5，又增加了一個校驗值，這樣相當于四塊硬碟，即使壞掉2塊，依然可以恢複資料。比RAID5的安全性更高，但是資源的使用率低了一些。

  

集中式存儲類型

SAN：向上提供的是裸裝置，在主機側看來，就是一個什麼都沒有的硬碟。

NAS：有檔案系統，在主機側看來，是有目錄的。

IP SAN & FC SAN

以TCP/IP協定為底層傳輸協定，采用以太網作為承載媒體建構起來的存儲區域網絡架構。實作IP-SAN的典型協定是iSCSI，它定義了SCSI指令集在IP中傳輸的封裝方式。

采用FibreChannelProtocol（光纖通道協定），伺服器與儲存設備之間通過FC交換機直接建立連接配接。

NAS架構

CIFS

CIFS（CommonInternetFileSystem），通用網絡檔案系統，是由微軟的SMB（ServerMessageBlock）發展而來的一個公共、開放的檔案系統。在Windows主機之間，可以通過一個簡單的共享映射，将CIFS伺服器上的共享資源挂載到自己的系統中，把它當成自己本地系統資源一樣來使用。

NFS

NFS（NetworkFileSystem），網絡檔案系統，是由Sun公司開發的，用于在Linux/UNIX/AIX/HP-UX/MacOSX等類UNIX的作業系統中實作網絡檔案共享。通過挂載指令将遠端的檔案系統挂載在自己的檔案系統之下，像使用本機檔案一樣使用遠端共享檔案。

CIFS vs NFS

分布式存儲

沒有集中存儲，然後分布在不同的實體主機上。

把各個主機上不用的硬碟提出來，然後進行副本機制的技術，形成一個資源池，然後再把資源池給各個主機來使用。

副本機制

下圖展示的是三副本模式。

• 資料寫入：一份資料寫入之後，進入資源池，然後會複制成三份，每份都被儲存在不同的硬碟上。
• 資料讀取：隻需要從硬碟中讀取一份資料即可，如果損壞了，就讀取另外的備份。

副本機制對資料的安全性提供了保障，但是也降低了資源的使用率。

常見分布式存儲産品

雲計算中虛拟化存儲轉換路徑

從最底層的實體硬碟開始，進行RAID（集中式）或者副本機制（分布式）的操作，進而生成一個實體卷，再把實體卷進行邏輯劃分，生成邏輯卷，此時可以把實體卷格式化，生成帶有檔案系統的NFS，然後邏輯卷已經可以挂載給主機用了，挂載給計算叢集并格式化，生成虛拟化檔案系統，這時候，主機看到的就是共享目錄。整個過程就是虛拟化存儲。

雲計算中非虛拟化存儲轉換路徑

底層的實體硬碟同樣要做RAID或者副本機制，然後形成實體卷，這裡的實體卷不需要再做格式化，而是直接做邏輯劃分，生成邏輯卷，邏輯卷也不需要格式化，直接挂載給計算叢集，生成的就是一個一個的虛拟硬碟，整個過程就是非虛拟化存儲。

RAID與LUN的關系

RAID由幾個硬碟組成，從整體上看相當于由多個硬碟組成的一個大的實體卷。

在實體卷的基礎上可以按照指定容量建立一個或多個邏輯單元，這些邏輯單元稱作LUN（LogicalUnitNumber），可以作為映射給主機的基本塊裝置。

建立LUN的過程

常見檔案系統

虛拟化存儲和非虛拟化存儲的最大差別，就是檔案系統。

檔案映射到磁盤的過程

虛拟機磁盤

常見虛拟機磁盤格式

華為虛拟化産品存儲架構

華為虛拟磁盤特性

類型：

• 普通 一個虛拟機磁盤隻給一個虛拟機用
• 共享 多個虛拟機可以同時對多個磁盤進行讀寫

配置模式：

• 普通 一次性全部配置設定（讀寫速度快）
• 精簡 要多少劃分多少 （節省空間）

磁盤模式：

• 從屬
• 獨立-持久
• 獨立-非持久