存储在计算机领域中是一个单独的概念,为什么说是一个单独的概念呢?因为最开始PC时候,存储通常意义只局限于CPU通过总线将数据从硬盘传输到内存当中。基本上没有存储的单独概念。存储只是作为CPU的一些转移指令,其安装形式是存储设备(通常是磁盘)与应用服务器其它硬件直接安装于同一个机箱之内,并且该存储设备是给本台服务器独占使用的。但是随着互联网的出现,一些应用需要支撑大量的客户,就需要不停的增加服务器资源,随着服务器的增加,如果每个存储磁盘为每个服务器单独使用,就需要很多磁盘。那么可不可将这些磁盘资源在不同服务器之间共享呢?这就出现了一种单独的存储概念,就是应用服务器与数据存储设备进行独立安装维护管理,中间采用存储管理软件和存储网络进行数据从应用服务器转移到存储设备之上。这就出现了当下比较流行的SAN存储网络。随着云计算概念的落地,现在又出现了云存储概念。存储不再局限于容量、材料等硬件,存储还涉及到网络、云等概念。那么什么是存储呢?存储是根据不同的应用环境采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问。从这里看,存储的实体也就是数据一定要能安全的通过传输介质保存到存储介质上,另一个方面就是通过存储管理提供对存储实体的有效访问。所以谈存储通常都是谈存储方案。实施IT集成时的一个存储方案不仅要考虑要保存备份的数据的量、位置等关键因素,还要考虑存储方案的成本及容灾等因素。也就是围绕存储网络、存储设备、存储管理软件、存储连接等进行。目前能提供全套存储方案服务的主要有IBM、EMC、H3C HP等厂家。还有一些厂家如Symatic 它主要提供的是备份软件NBU。下面分别一一介绍。

1)存储介质 存储介质目前主流主要分为三种:磁盘、磁带、光存储、VTL及其它。如下图所示:

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目前比较常用的存储设备主要是磁盘与磁带。磁盘以前还有软盘,目前主要指硬盘,也就是温氏硬盘。主要生产厂家有西部、希捷及日立。硬盘由IBM公司于1956发明,后于1968年提出温氏技术,确立硬盘制造标准。虽然IBM硬盘部门后来卖给日立,但一直以来硬盘还是以IBM的硬盘为标准。拆开来一个硬盘组成如下:

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装配后如下图所示:

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其中磁头是比较贵重的物品,磁头作为盘片上信息的读取装置,当未工作时悬停时位置有两种,一种是停在盘片内圈,一种比较靠外。这两种方式各有各的好处,停在内圈的主要是普通的PC硬盘,停在外围的主要是高速硬盘,它有一个专门的磁头架。如下图所示:

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硬盘主要存储数据部分在盘片上,读取功能在磁头上。对一个盘片来说,它是通过头定位过程中将盘面由内向外划分不同的磁道,这些磁道是同心园,并且按一定的角度划分扇区,对每一个盘来说,存储是上下两个面都可存储,因此,对一个硬盘来说,主要参数有磁道,扇区、盘面。如下图所示,

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这里面计算硬盘容量的关键就是在每个磁道上扇区大小都一样都是512B,所以说内圈写的比较密,外圈写的比较开。当一个硬盘在出厂时通常都进行了低级格式化,低级格式化就是进行盘片的划分,然后硬片在磁头作用下进行标记。如下图所示:

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如何进行容量计算呢,这里需要注意几个概念,就是磁头数,这个定义其实就是盘面,一个盘有上下两个面,两个面都有磁头。因此磁头数就是盘面数。另一个概念就是柱面数,柱面数实际上是磁道数,只是叫法不一样。因此硬盘容量通常如下计算=柱面数*磁头数*扇区数*512B。如下图所示:

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2)存储接口,硬盘的接口最早由希捷开发了ST-506接口,后到87年淘汰了。目前在用的主要是IDE(integrateddriveelectronics)接口,通常也称ATA接口,目前主要是PC使用。因为IDE相当于作为一个标准,让硬盘厂家相互兼容,其后随着技术发展又出现了增强型的EIDE(主要包括ATA-2,ATAPI、DMA、Ultra ATA、Ultra DMA)。因为IDE中ATA主要是并行传输,最高速度一般是133MB/S,其后发展出一种新接口SATA(serial ATA 1.0)接口,称之为串行ATA可以达到150MB/S以下,是高性能硬盘的必备。与IDE不一样的,一种新型接口SCSI(small computer system interface)是一种与ATA完全不同的接口,是一种总线型接口,它可以支持8个SCSI设备,常用于服务器。现在最新的SAS(serial attached scsi)是新一代的SCSI技术,同SATA类似,采用串行技术提高传输速度。随着存储介质的发展,目前还出现了两种新型接口,一种是SSD,这种接口适用于固态存储技术,一般分为两种,一种是基于闪存的SSD,如U盘接口。另一种采用DDRAM BASE,这种DDRRAM存储介质类似于硬盘,可提供大容量,但是需要电源保持数据安全。另一种称之为FC (Fibre channel)光纤通常接口。其实在存储网络中,一台存储设备通过光纤连接入光接交换机上阵列卡,这些就是光纤通道接口。

3)存储网络 我们前面讲到存储接口中,有两种接口其实都不是专门为硬盘而开发的接口,一种是SCSI接口,另一种是FC接口。为什么会出现这两种接口呢?因为随着硬盘与服务器的扩展,直接在一个服务器中通过IDE接口增加硬盘显然不现实,因为毕竟IDE接口是固定的,因此通过SCSI(可以支持8个接口)实现存储扩展。称之为直接附加存储(DAS)。

a)DAS直接附加存储是指将存储设备通过SCSI线缆或者光纤通道直接连接到服务器。如下图所示:

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b)SAN (Storage area NetWork)存储区域网络,这个SAN与DAS是不同的,我们肯定知道,但为什么SAN不同于DAS呢?这里主要因为DAS的一些缺点,如DAS中存储设备之间是独立的,不可共享,也不可管理。因此引入SAN,它是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的架构,这个网络使用专门的存储协议,采用块级访问方式。硬件部署主要是光纤通道和阵列卡。随着SAN的发展,主要分为两大类,一类是基于FC SAN,如下图所示:

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另一块是基于IP SAN。基于IP的SAN主要是因为IP网发展成熟,采用ISCSI协议是一个公开协议。如下图所示:

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很明显一个IPSAN比FC SAN要先进就在于传输数据的网络层技术非常成熟。因此,现在SAN主要就是IP SAN.

c)NAS(Network attached storage)网络附加存储,是一种文件共享服务,拥有自己的文件系统,通过NFS和CIFS对外提供文件访问服务。如下图所示:

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这里可能有些人对SAN与NAS有点混,其实是这样的,NAS主要是简化服务器,直接让存储设备加上简单的服务器就对外提供文件服务。像邮件服务器和文件服务器。这些应用对服务器功能要求单一,但对存储要求非常高。这时采用NAS方案非常好。综合上面的介绍,NAS与IP-SAN是未来存储的主要发展方向。详细架构比较如下:

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