山东大学《计算机网络设计》课件第7章 应用网络设计

第第7 7章章 应用网络设计应用网络设计主讲：易建勋第7章 应用物理设计第2页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 7.1.1 RAID磁盘阵列技术磁盘阵列技术 1 1SCSISCSI磁盘技术磁盘技术磁盘技术磁盘技术SCSISCSI接口可以连接硬盘、光驱、磁带机等外设接口可以连接硬盘、光驱、磁带机等外设接口可以连接硬盘、光驱、磁带机等外设接口可以连接硬盘、光驱、磁带机等外设。外设通过外设通过外设通过外设通过专用线缆专用线缆专用线缆专用线缆和和和和终端电阻终端电阻终端电阻终端电阻与与与与SCSISCSI适配卡适配卡适配卡适配卡相连。相连。相连。相连。SCSISCSI线缆把线缆把线缆把线缆把SCSISCSI设备串联成设备串联成设备串联成设备串联成菊花链菊花链菊花链菊花链。SCSISCSI总线近年主要采用总线近年主要采用总线近年主要采用总线近年主要采用320Mbit/s320Mbit/s传输率的传输率的传输率的传输率的U1tra4U1tra4标标标标准（如表准（如表准（如表准（如表7-17-1）。）。）。）。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第3页 共116页SCSISCSI控制卡控制卡控制卡控制卡SCSISCSI电缆电缆电缆电缆SCSISCSI硬盘硬盘硬盘硬盘案例案例案例案例：串联成菊花链的串联成菊花链的串联成菊花链的串联成菊花链的SCSISCSISCSISCSI设备设备设备设备主讲：易建勋第7章 应用物理设计第4页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第5页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 2 2磁盘阵列技术的基本原理磁盘阵列技术的基本原理磁盘阵列技术的基本原理磁盘阵列技术的基本原理改进磁盘存取速度的方法改进磁盘存取速度的方法改进磁盘存取速度的方法改进磁盘存取速度的方法 磁盘高速缓存技术磁盘高速缓存技术磁盘高速缓存技术磁盘高速缓存技术 磁盘阵列技术磁盘阵列技术磁盘阵列技术磁盘阵列技术磁盘阵列的优点磁盘阵列的优点磁盘阵列的优点磁盘阵列的优点 增加了存储容量；增加了存储容量；增加了存储容量；增加了存储容量； 多台磁盘并行工作，提高了数据传输速率；多台磁盘并行工作，提高了数据传输速率；多台磁盘并行工作，提高了数据传输速率；多台磁盘并行工作，提高了数据传输速率； 采用校验或冗余技术，提高数据可靠性。采用校验或冗余技术，提高数据可靠性。采用校验或冗余技术，提高数据可靠性。采用校验或冗余技术，提高数据可靠性。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第6页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 磁盘阵列机是一个精简型的服务器磁盘阵列机是一个精简型的服务器磁盘阵列机是一个精简型的服务器磁盘阵列机是一个精简型的服务器，在硬件上只需，在硬件上只需，在硬件上只需，在硬件上只需要要要要CUPCUP、内存、硬盘、网卡和主板等。、内存、硬盘、网卡和主板等。、内存、硬盘、网卡和主板等。、内存、硬盘、网卡和主板等。在软件方面，操作系统也是精简型系统，有些甚至在软件方面，操作系统也是精简型系统，有些甚至在软件方面，操作系统也是精简型系统，有些甚至在软件方面，操作系统也是精简型系统，有些甚至是免费的是免费的是免费的是免费的LinuxLinux。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第7页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第8页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第9页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 3 3RAIDRAID的级别的级别的级别的级别常用的常用的常用的常用的RAIDRAID级别有：级别有：级别有：级别有：RAID 0RAID 0、RAID 1RAID 1、RAID 0RAID 01 1和和和和RAID 5RAID 5。RAID 0RAID 0没有安全保障，但速度快，适合高速没有安全保障，但速度快，适合高速没有安全保障，但速度快，适合高速没有安全保障，但速度快，适合高速I/OI/O系统；系统；系统；系统；RAID 1RAID 1适用于需安全性又要兼顾速度的系统；适用于需安全性又要兼顾速度的系统；适用于需安全性又要兼顾速度的系统；适用于需安全性又要兼顾速度的系统；RAID 2RAID 2及及及及RAID 3RAID 3适用于大型视频、适用于大型视频、适用于大型视频、适用于大型视频、CAD/CAMCAD/CAM等；等；等；等；RAID 5RAID 5多用于银行、金融、股市、数据库等大型数多用于银行、金融、股市、数据库等大型数多用于银行、金融、股市、数据库等大型数多用于银行、金融、股市、数据库等大型数据处理中心。据处理中心。据处理中心。据处理中心。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第10页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第11页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 4 4RAID 0RAID 0RAID 0RAID 0采用采用采用采用无数据冗余无数据冗余无数据冗余无数据冗余的存储空间的存储空间的存储空间的存储空间条带化条带化条带化条带化技术。技术。技术。技术。RAID 0RAID 0在存储数据时，由在存储数据时，由在存储数据时，由在存储数据时，由RAIDRAID控制器分割成大小相控制器分割成大小相控制器分割成大小相控制器分割成大小相同的数据条，同时写入阵列中的磁盘。同的数据条，同时写入阵列中的磁盘。同的数据条，同时写入阵列中的磁盘。同的数据条，同时写入阵列中的磁盘。数据就象一数据就象一数据就象一数据就象一条带子横跨所有的磁盘阵列条带子横跨所有的磁盘阵列条带子横跨所有的磁盘阵列条带子横跨所有的磁盘阵列，每个磁盘上的分段的，每个磁盘上的分段的，每个磁盘上的分段的，每个磁盘上的分段的大小都是相同的。大小都是相同的。大小都是相同的。大小都是相同的。在硬件在硬件在硬件在硬件RAID 0RAID 0中，条带有中，条带有中，条带有中，条带有8/16/32/64/128KB8/16/32/64/128KB等多种参等多种参等多种参等多种参数。数。数。数。 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第12页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 RAID 0RAID 0数据以数据以数据以数据以分段方式顺序存放分段方式顺序存放分段方式顺序存放分段方式顺序存放在磁盘阵列中。在磁盘阵列中。在磁盘阵列中。在磁盘阵列中。RAID 0RAID 0没有校验数据。没有校验数据。没有校验数据。没有校验数据。磁盘条带文件块主讲：易建勋第7章 应用物理设计第13页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 RAID 0RAID 0没有数据冗余能力。没有数据冗余能力。没有数据冗余能力。没有数据冗余能力。 RAID 0RAID 0阵列中任何一个硬盘损坏都可导致整个阵列阵列中任何一个硬盘损坏都可导致整个阵列阵列中任何一个硬盘损坏都可导致整个阵列阵列中任何一个硬盘损坏都可导致整个阵列数据的损坏数据的损坏数据的损坏数据的损坏，因为数据分布存储在多个硬盘中。，因为数据分布存储在多个硬盘中。，因为数据分布存储在多个硬盘中。，因为数据分布存储在多个硬盘中。RAID 0RAID 0最低必须配置最低必须配置最低必须配置最低必须配置2 2块以上的相同规格硬盘，但是块以上的相同规格硬盘，但是块以上的相同规格硬盘，但是块以上的相同规格硬盘，但是不多于不多于不多于不多于4 4块硬盘。块硬盘。块硬盘。块硬盘。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第14页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 5 5RAID 1RAID 1RAID 1RAID 1数据被保存在数据被保存在数据被保存在数据被保存在镜像磁盘镜像磁盘镜像磁盘镜像磁盘中（冗余）。中（冗余）。中（冗余）。中（冗余）。RAID 1RAID 1没有校验数据。没有校验数据。没有校验数据。没有校验数据。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第15页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 RAID 1RAID 1无工作磁盘和备份磁盘之分，多个磁盘可同无工作磁盘和备份磁盘之分，多个磁盘可同无工作磁盘和备份磁盘之分，多个磁盘可同无工作磁盘和备份磁盘之分，多个磁盘可同时动作而有重叠读取的功能，甚至不同的镜像磁盘时动作而有重叠读取的功能，甚至不同的镜像磁盘时动作而有重叠读取的功能，甚至不同的镜像磁盘时动作而有重叠读取的功能，甚至不同的镜像磁盘可同时作写入的动作，这是一种负载平衡方式。可同时作写入的动作，这是一种负载平衡方式。可同时作写入的动作，这是一种负载平衡方式。可同时作写入的动作，这是一种负载平衡方式。例如有多个用户在同一时间要读取数据，系统能同例如有多个用户在同一时间要读取数据，系统能同例如有多个用户在同一时间要读取数据，系统能同例如有多个用户在同一时间要读取数据，系统能同时驱动互相镜像的磁盘，同时读取数据，以减轻系时驱动互相镜像的磁盘，同时读取数据，以减轻系时驱动互相镜像的磁盘，同时读取数据，以减轻系时驱动互相镜像的磁盘，同时读取数据，以减轻系统的负载，增加统的负载，增加统的负载，增加统的负载，增加I/OI/O的性能。的性能。的性能。的性能。 主讲：易建勋第7章 应用物理设计第16页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 6 6RAID 2RAID 2RAID 2RAID 2数据保存在各个硬盘中，需要数据保存在各个硬盘中，需要数据保存在各个硬盘中，需要数据保存在各个硬盘中，需要一个或多个一个或多个一个或多个一个或多个额外的磁额外的磁额外的磁额外的磁盘做盘做盘做盘做海明码海明码海明码海明码校验（校验（校验（校验（P P）。海明码校验海明码校验主讲：易建勋第7章 应用物理设计第17页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 RAID 2RAID 2把把把把数据分散为位（数据分散为位（数据分散为位（数据分散为位（bitbit）或块）或块）或块）或块，加入，加入，加入，加入海明码海明码海明码海明码，然后写入到磁盘阵列的校验磁盘中，而且地址都一然后写入到磁盘阵列的校验磁盘中，而且地址都一然后写入到磁盘阵列的校验磁盘中，而且地址都一然后写入到磁盘阵列的校验磁盘中，而且地址都一样。也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道样。也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道样。也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道样。也就是在各个磁盘中，其数据都在相同的磁道及扇区中。及扇区中。及扇区中。及扇区中。RAID 2RAID 2需要需要需要需要1 1多个额外的磁盘作单多个额外的磁盘作单多个额外的磁盘作单多个额外的磁盘作单bitbit错误校正及错误校正及错误校正及错误校正及双双双双bitbit错误检测。错误检测。错误检测。错误检测。RAID 2RAID 2需要多少个额外的校验磁盘，视采用的结构需要多少个额外的校验磁盘，视采用的结构需要多少个额外的校验磁盘，视采用的结构需要多少个额外的校验磁盘，视采用的结构而定，例如而定，例如而定，例如而定，例如8 8个数据磁盘的阵列可能需要个数据磁盘的阵列可能需要个数据磁盘的阵列可能需要个数据磁盘的阵列可能需要3 3个额外的个额外的个额外的个额外的校验磁盘；校验磁盘；校验磁盘；校验磁盘；3232个数据磁盘的高档阵列，需要个数据磁盘的高档阵列，需要个数据磁盘的高档阵列，需要个数据磁盘的高档阵列，需要7 7个额外个额外个额外个额外的校验磁盘。的校验磁盘。的校验磁盘。的校验磁盘。主讲：易建勋第7章 应用物理设计第18页 共116页7.1 7.1 存储网络设计存储网络设计 7 7RAID 3RAID 3RAID 3RAID 3RAID 3RAID 3的数据储存与的数据储存与的数据储存与的数据储存与RAID 2RAID 2相同。相同。相同。相同。不同之处在于不同之处在于不同之处在于不同之处在于RAID 3RAID 3采用采用采用采用奇偶校验奇偶校验奇偶校