第16章 存儲技術與磁盤陣列技術習題與思考題
習題與思考題
（1）簡述SAN的特點
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SAN是指在網絡服務器群的后端，采用光纖通道等存儲專用協議連接成高速專用網絡，使網絡服務器與多種存儲設備直接連接。SAN的最大特點就是可以實現網絡服務器與存儲設備之間的多對多連接，而且，這種連接是本地的高速連接。
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（2）簡述SAN的它的關鍵特性、主要優點、存在的問題
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1）SAN的關鍵特性
SAN作為網絡基礎設施，是為了提供靈活、高性能和高擴展性的存儲環境而設計的。SAN通過在服務器和存儲設備（例如磁盤存儲系統和磁帶庫）之間實現連接來達到這一目的。
高性能的光纖通道交換機和光纖通道網絡協議可以確保設備連接既可靠且有效。這些連接以本地光纖或SCSI（通過SCSI-to-Fibre Channel轉換器或網關）為基礎。一個或多個光纖通道交換機以網絡拓撲形式為主機服務器和存儲設備提供互聯。
由于SAN是為在服務器和存儲設備之間傳輸大塊數據而進行優化的，因此SAN有五點應用環境是比較理想的：
關鍵任務數據庫應用，其中可預計的響應時間、可用性和可擴展性是基本要素。
集中的存儲備份，其中性能、數據一致性和可靠性可以確保企業關鍵數據的安全。
高可用性和故障切換環境可以確保更低的成本、更高的應用水平。
可擴展的存儲虛擬比，可使存儲與直接主機連接相分離，并確保動態存儲分區。
改進的災難容錯特性，在主機服務器及其連接設備之間提供光纖通道高性能和擴展的距離
（達到150公里）。
2）SAN的主要優點
面對迅速增長的數據存儲需求，大型企業和服務提供商漸漸開始選擇SAN作為網絡基礎設施：
因為SAN具有出色的可擴展性。事實上，SAN比傳統的存儲結構具有更多顯著的優勢。例如，傳統的服務器連接存儲通常難于更新或集中管理。每臺服務器必須關閉才能增加和配置新的存儲。相比較而言，SAN不必宕機和中斷與服務器的連接即可增加存儲。SAN還可以集中管理數據，從而降低了總體擁有成本。
利用光纖通道技術，SAN可以有效地傳輸數據塊。通過支持在存儲和服務器之間傳輸海量數據塊，SAN提供了數據備份的有效方式。因此，傳統上用于數據備份的網絡帶寬可以節約下來用于其他應用。
開放性，業界標準的光纖通道技術還使得SAN非常靈活。SAN克服了傳統上與SCSI相連的線纜限制，極大地拓民了服務器和存儲之間的距離，從而增加了更多連接的可能性。改進
的擴展性還簡化了服務器的部署和升級，保護了原有硬件設備的投資。
傳送數據塊到企業級數據密集型應用的能力。在數據傳送過程中。SAN在通信結點（尤其是服務器）是的處理費用開銷更少，因為數據在傳送時被分成更小的數據塊。因此，光纖通道SAN在傳送大數據塊時非常有效，這使得光纖通道協議非常適用于存儲密集型環境。
3）SAN存在的問題
互操作性仍是實施過程中存在的主要問題。因為SAN本身缺乏標準，尤其是在管理上更是如此。雖然光纖通道（Fibre Channel）技術標準的確存在，但客戶廠商卻有不同的解釋，使人們難以接受。當然，一些SAN廠商通過SNIA等組織來制定標準。還有一些廠商則著手大力投資興建互操作性實驗室，在推出SAN之前進行測試。另一種途徑便是外包SAN。盡管SAN廠商在解決互操作性問題上已經取得了進步，但許多專家仍建議用戶采用外包方式，不要自己建設SAN。
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（3）簡述NAS的特點
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NAS與SAN它們都是N、A、S字母的組合，位置不同，它的意義是不同的。所謂NAS，是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心，以便于對不同主機和應用服務器進行訪問的技術。
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（4）簡述NAS的關鍵特性、主要優點
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1）NAS的關鍵特性
NAS解決方案通常配置為作為文件服務的設備，由工作站或服務器通過網絡協議（如TCP/IP）和應用程序（如網絡文件系統NFS或者通用Internet文件系統CIFS）來進行文件訪問。大多數NAS連接在工作站客戶機和NAS文件共享設備之間進行。這些連接依賴于企業的網絡基礎設施來正常運行。
為了提高系統性能和不間斷的用戶訪問，NAS采用了專業化的操作系統用于網絡文件的訪問，這些操作系統既支持標準的文件訪問，也支持相應的網絡協議。
NAS使文件訪問操作更為快捷，并且易于向基礎設施增加文件存儲容量。因為NAS關注的是文件服務而不是實際文件系統的執行情況，所以NAS設備經常是自包含的，而且相當易于布署。
NAS設備與客戶機之間主要是進行數據傳輸。今天在LAN/WAN上傳輸的大量數據被分成許多小的數據塊。傳輸的處理過程需要占用處理器資源來中斷和重新訪問數據流。如果數據包的處理占用太多的處理器資源，則在同一服務器上運行的應用程序會受到影響。由于網絡擁堵影響NAS的性能，所以，其性能局限性之一是網絡傳輸數據的能力。
NAS存儲的可擴展性也受到設備大小的限制。增加另一臺設備非常容易，但是要像訪問一臺機器上的數據那樣訪問網絡環境中的內容并不容易，因為NAS設備通常具有獨特的網絡標識符。由于上述這些限制，NAS環境中的數據備份不是集中化的，因此僅限于使用直接連接設備（如專用磁帶機或磁帶庫）或者基于網絡的策略，在該策略中，設備上的數據通過企業或專用LAN進行備份。
NAS的主要優點
NAS為那些訪問和共享大量文件系統數據的企業環境提供了一個高效、性能價格比優異的解決方案。數據的整合減少了管理需求和開銷，而集中化的網絡文件服務器和存儲環境──包括硬件和軟件──確保了可靠的數據訪問和數據的高可用性。可以說，NAS提供了一個強有力的綜合機制。
NAS技術能夠滿足特定的用戶需求。例如當某些企業需要應付快速數據增長的問題，或者是解決相互獨立的工作環境所帶來的系統限制時，可以采用新一代NAS技術，利用集中化的網絡文件訪問機制和共享來解決這些問題，從而達到減少系統管理成本，提高數據備份和恢復功能的目的。
NAS適用于那些需要通過網絡將文件數據傳送到多臺客戶機上的用戶。NAS設備在數據必須長距離傳送的環境中可以很好地發揮作用。
此外，NAS設備非常易于部署──可以使NAS主機、客戶機和其他設備廣泛分布在整個企業的網絡環境中。正確地進行配置之后，NAS可以提供可靠的文件級數據整合，因為文件鎖
定是由設備自身來處理的。盡管其部署非常簡單，但是企業仍然要確保在NAS設備的配置過程中提供適當的文件安全級別。
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（5）簡述 固態硬盤
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固態硬盤（SSD Solid State Disk 或 Solid State Drive），又稱固態驅動器，是一種基于永久性存儲器。
固態硬盤技術與傳統硬盤技術不同，所以產生了不少新興的存儲器廠商。新一代的固態硬盤普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口和CFast接口。
固態硬盤的存儲介質分為兩種，一種是采用閃存（FLASH芯片）作為存儲介質，另外一種是采用DRAM作為存儲介質。
基于閃存的固態硬盤（IDE FLASH DISK、Serial ATA Flash Disk）：采用FLASH芯片作為存儲介質，這也是我們通常所說的SSD。它的外觀可以被制作成多種模樣，例如：筆記本硬盤、微硬盤、存儲卡、優盤等樣式。這種SSD固態硬盤最大的優點就是可以移動，而且數據保護不受電源控制，能適應于各種環境，但是使用年限不高，適合于個人用戶使用。
基于DRAM的固態硬盤：采用DRAM作為存儲介質，目前應用范圍較窄。它仿效傳統硬盤的設計、可被絕大部分操作系統的文件系統工具進行卷設置和管理，并提供工業標準的PCI和FC接口用于連接主機或者服務器。應用方式可分為SSD硬盤和SSD硬盤陣列兩種。它是一種高性能的存儲器，而且使用壽命很長，美中不足的是需要獨立電源來保護數據安全。
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（6）簡述RAID 0
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RAID 0通常又稱為Stripe。在RAID 0中，數據以數據塊（Strip）為單位，被順序存放到組
成RAID 0的成員磁盤上。
其中，Di（i從0到11）代表數據塊。Di的大小稱為塊尺寸（Strip Size）。不同磁盤上的數據塊分別組成不同的數據條（Stripe）。如D0，D1，和D2組成一個數據條。
RAID 0的這種數據存儲方式使得對Stripe的數據請示可以被組成RAID 0的各個磁盤并行的執行，從而提高了整體的數據訪問性能。
RAID 0的缺點是不提供數據安全性方面的保障。
RAID 0容量=組成Stripe的最小成員磁盤的容量X成員磁盤個數。
因此，當組成Stripe磁盤容量不相同時，則其中大容量磁盤的大于最不成員磁盤容量的磁盤空間將不能用于磁盤條塊，因而造成磁盤空間的浪費。
RAID 0是一中高性能、零冗余的陣列。嚴格地說，RAID 0根本不是RAID，而是將數據塊劃分成條或分段存儲在多個磁盤驅動器中來提高磁盤子系統的吞吐量，它未提供冗余，如果在一個RAID 0陣列中有一個驅動器發生故障，那么這個陣中所有驅動器的數據將是不可訪問的。RAID 0主要用于需要盡可能高速讀寫數據的應用中。
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（7）簡述RAID 0+1
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RAID 0+1，通常又稱為Mirror+Stripe，它是RAID0和RAID1的結合形式，RAID0+1兼有磁盤鏡像和磁盤條塊的特點優即提高數據訪問性能和提供數據安全性保障。
組成磁盤鏡像的也可以是一個磁盤條塊和一個獨立的磁盤。火箭100RAID支持一個磁盤條塊和一個磁盤，或兩個磁盤條塊組成RAID0+1。
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（8）簡述RAID 5
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RAID 5是把數據和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上。
RAID 5不對存儲的數據進行備份，而是利用奇偶校驗提供數據安全保障。
當RAID 5的一個磁盤數據發生損壞后，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息，可以恢復被損壞的數據。
RAID5具有和RAID0相近似的數據讀取速度。寫入數據的速度比對單個磁盤進行寫入操作稍慢。
RAID5的存儲量計算公式是：
RAID5容量=組成RAID5的最小磁盤的容量X（磁盤個數-1）
因此，當組成RAID5的硬盤容量不相同時，大于最小磁盤容量的磁盤部分將不被使用，因而造成磁空間的浪費。
