SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（第2版）

第一部分
網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)概述
第1章
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)意義 1
1.1
作為商業(yè)財(cái)富的數(shù)據(jù)角色的變化 1
1.2
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 2
1.2.1
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 2
1.2.2
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的主要成分 3
1.3
傳統(tǒng)開(kāi)放系統(tǒng)的存儲(chǔ)方法概述 5
1.4
SCSI：開(kāi)放系統(tǒng)存儲(chǔ)的主要技術(shù) 8
1.4.1
傳統(tǒng)的系統(tǒng)連接：SCSI總線 8
1.4.2
SCSI總線的實(shí)現(xiàn) 10
1.5
擴(kuò)展I/O通道的新的存儲(chǔ)連接技術(shù) 14
1.5.1
網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ) 15
1.5.2
光纖通道 16
1.5.3
存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò) 17
1.6
小結(jié) 20
1.7
練習(xí) 21
第2章
建立存儲(chǔ)I/O通道 22
2.1
認(rèn)識(shí)物理I/O構(gòu)件 22
2.1.1
系統(tǒng)內(nèi)存總線 22
2.1.2
主機(jī)I/O總線 23
2.1.3
主機(jī)I/O控制器和網(wǎng)絡(luò)接口卡 25
2.1.4
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和總線 28
2.1.5
存儲(chǔ)設(shè)備和子系統(tǒng) 30
2.1.6
介質(zhì) 34
2.2
I/O通道的邏輯成分 34
2.2.1
應(yīng)用軟件 34
2.2.2
操作系統(tǒng) 35
2.2.3
文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 35
2.2.4
卷管理器 36
2.2.5
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 37
2.3
組合硬件和邏輯成分使之成為一個(gè)I/O棧 38
2.4
小結(jié) 41
2.5
練習(xí) 41
第3章
圖解I/O通道 42
3.1
本地存儲(chǔ)的I/O通道 42
3.1.1
本地I/O 42
3.1.2
本地I/O通道詳解 42
3.1.3
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的I/O 49
3.1.4
本地I/O路徑的討論及變化 51
3.2
客戶/服務(wù)器I/O通道 52
3.2.1
客戶I/O重定向 53
3.2.2
服務(wù)器端的客戶/服務(wù)器存儲(chǔ)I/O 56
3.3
在I/O路徑中實(shí)現(xiàn)設(shè)備虛擬化 58
3.3.1
設(shè)備虛擬化在I/O路徑中的位置 59
3.3.2
通道虛擬化 60
3.4
小結(jié) 61
3.5
練習(xí) 61
第二部分
主要的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)應(yīng)用
第4章
提供數(shù)據(jù)冗余的磁盤鏡像和復(fù)制 63
4.1
磁盤鏡像的數(shù)據(jù)保護(hù) 63
4.1.1
磁盤鏡像原理 64
4.1.2??在I/O路徑上實(shí)現(xiàn)磁盤鏡像 69
4.2
鏡像的性能特征 73
4.2.1
使用磁盤鏡像增加I/O性能 74
4.2.2
規(guī)劃鏡像配置 77
4.3
鏡像外部磁盤子系統(tǒng) 78
4.3.1
基于鏡像的數(shù)據(jù)快照 78
4.3.2
本地以外的子系統(tǒng)鏡像 80
4.3.3
廣域網(wǎng)環(huán)境的磁盤鏡像 81
4.4
小結(jié) 87
4.5
練習(xí) 87
第5章
使用緩存實(shí)現(xiàn)性能的增強(qiáng) 88
5.1
緩存基礎(chǔ) 88
5.1.1
緩存命中和緩存未命中 89
5.1.2
緩存及變化 90
5.2
讀.?寫和算法 94
5.2.1
緩存的讀算法 94
5.2.2
緩存的寫算法 98
5.2.3
磁盤緩存組成 101
5.3
標(biāo)記命令排隊(duì) 106
5.3.1
在磁盤驅(qū)動(dòng)器中使用智能處理器 106
5.3.2
標(biāo)記命令排隊(duì)的效果 107
5.4
I/O通道對(duì)系統(tǒng)性能提高的重要性 107
5.5
小結(jié) 109
5.6
練習(xí) 109
第6章
使用RAID增強(qiáng)可用性 110
6.1
使用RAID的三個(gè)原因 110
6.2
RAID的容量和可管理性 111
6.2.1
容量的擴(kuò)展 111
6.2.2
RAID在管理上的優(yōu)勢(shì) 112
6.3
RAID的性能 113
6.4
RAID的可靠性和可用性優(yōu)勢(shì) 116
6.4.1
通過(guò)冗余提高數(shù)據(jù)可靠性 116
6.4.2
電源保護(hù) 117
6.4.3
熱備用和熱交換 120
6.4.4
RAID子系統(tǒng)中的內(nèi)部I/O通道 122
6.5
組織RAID陣列中的數(shù)據(jù)：分區(qū).?分塊和
分條 124
6.6
校驗(yàn)在分條的數(shù)據(jù)上的應(yīng)用 128
6.6.1
使用XOR函數(shù)建立校驗(yàn)數(shù)據(jù) 128
6.6.2
聯(lián)鎖訪問(wèn)RAID的校驗(yàn) 131
6.6.3
獨(dú)立訪問(wèn)RAID的校驗(yàn) 131
6.7
各級(jí)RAID的比較 134
6.7.1
RAID咨詢委員會(huì) 134
6.7.2
RAID0：分條 135
6.7.3
RAID1：鏡像 135
6.7.4
RAID2：使用專有磁盤的聯(lián)鎖訪問(wèn) 136
6.7.5
RAID3：使用專有校驗(yàn)磁盤的同步
訪問(wèn) 136
6.7.6
RAID4：使用專用校驗(yàn)磁盤的獨(dú)立
訪問(wèn) 136
6.7.7
RAID5：使用分布式校驗(yàn)的獨(dú)立
訪問(wèn) 138
6.7.8
RAID6：使用雙校驗(yàn)的獨(dú)立訪問(wèn) 139
6.7.9
組合不同分級(jí)的RAID 141
6.7.10
多層RAID陣列的目標(biāo) 141
6.7.11
分條和鏡像的組合—RAID0+1/
RAID10 142
6.8
RAID功能在I/O路徑上的位置 143
6.8.1
基于主機(jī)卷管理軟件的RAID 143
6.8.2
基于主機(jī)I/O控制器的RAID 144
6.8.3
基于磁盤子系統(tǒng)的RAID 145
6.9
設(shè)置容錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)：RAID咨詢委員會(huì) 145
6.10
小結(jié) 146
6.11
練習(xí) 146
第7章
網(wǎng)絡(luò)備份：存儲(chǔ)管理的基礎(chǔ) 147
7.1
網(wǎng)絡(luò)備份和恢復(fù) 147
7.1.1
用于網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)的硬件 147
7.1.2
網(wǎng)絡(luò)備份的介質(zhì)成分 151
7.1.3
軟件組成 155
7.2
備份 161
7.2.1
備份操作類型 161
7.2.2
對(duì)運(yùn)行的系統(tǒng)備份 162
7.2.3
映像備份特例 164
7.3
數(shù)據(jù)恢復(fù) 165
7.3.1
恢復(fù)與文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的集成 165
7.3.2
恢復(fù)操作類型 165
7.3.3
介質(zhì)管理對(duì)恢復(fù)的重要性 167
7.4
備份和恢復(fù)安全數(shù)據(jù) 168
7.5
磁帶循環(huán) 171
7.5.1
磁帶循環(huán)的必要性 171
7.5.2
常用的磁帶循環(huán)模型 171
7.5.3
備份和恢復(fù)存在的問(wèn)題 174
7.5.4
備份可測(cè)的因素 176
7.6
小結(jié) 178
7.7
練習(xí) 178
第三部分
存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)
第8章
作為存儲(chǔ)和文件組織應(yīng)用的SAN
和NAS 179
8.1
連接.?存儲(chǔ)和文件組織層的結(jié)構(gòu) 179
8.1.1
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是一種應(yīng)用 179
8.1.2
連接層 180
8.1.3
存儲(chǔ)翻新 181
8.1.4
文件組織層 182
8.2
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的連接.?存儲(chǔ)和文件組織層
的集成 182
8.3
排列存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件 185
8.4
小結(jié) 187
8.5
練習(xí) 188
第9章
SAN結(jié)構(gòu)和拓?fù)?189
9.1
使用SAN轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)通道 189
9.1.1
可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu) 189
9.1.2
可用性結(jié)構(gòu) 193
9.2
SAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 194
9.2.1
傳輸幀結(jié)構(gòu) 194
9.2.2
交換網(wǎng)絡(luò) 195
9.2.3
環(huán)狀網(wǎng) 198
9.3
SAN結(jié)構(gòu)的變化和擴(kuò)展 201
9.3.1
隔離SAN中的存儲(chǔ)訪問(wèn) 201
9.3.2
在存儲(chǔ)子系統(tǒng)中嵌入網(wǎng)絡(luò)連接 206
9.3.3
存儲(chǔ)域控制器 207
9.4
小結(jié) 209
9.5
練習(xí) 209
第10章
SAN解決方案 210
10.1
使用SAN解決存儲(chǔ)問(wèn)題 210
10.1.1
存儲(chǔ)池 210
10.1.2
通過(guò)尋徑技術(shù)實(shí)現(xiàn)高可用性 215
10.1.3
數(shù)據(jù)移動(dòng) 220
10.2
使用SAN進(jìn)行備份 223
10.2.1
SAN備份發(fā)展的三個(gè)階段 223
10.2.2
第一階段：LAN-free,?虛擬私有備份
網(wǎng)絡(luò) 223
10.2.3
第二階段：集成介質(zhì)和設(shè)備 228
10.2.4
第三階段：無(wú)服務(wù)器備份 231
10.2.5
結(jié)合集成SAN備份與無(wú)服務(wù)器
特性 234
10.3
基于子系統(tǒng)的備份 235
10.4
小結(jié) 236
10.5
練習(xí) 237
第四部分
連接技術(shù)
第11章
使用光纖通道連接SAN 239
11.1
光纖通道的結(jié)構(gòu) 239
11.2
光纖通道連接的物理方面 240
11.2.1
線纜 240
11.2.2
收發(fā)器：系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的接口 243
11.2.3
FC-1中的編碼和錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn) 243
11.3
光纖通道中的邏輯層面 243
11.3.1
光纖通道的端口類型 244
11.3.2
光纖通道中的流量控制 247
11.3.3
服務(wù)等級(jí) 248
11.3.4
光纖通道中的名字和地址 251
11.3.5
在光纖通道網(wǎng)絡(luò)中建立連接 252
11.3.6
光纖通道中的通信語(yǔ)法 255
11.3.7
光纖通道中的FC-4協(xié)議映射 256
11.4
使用通用名字的兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò) 257
11.5
光纖結(jié)構(gòu) 260
11.5.1
延遲 260
11.5.2
光纖結(jié)構(gòu)中的交換機(jī) 260
11.5.3
環(huán)通信 264
11.5.4
環(huán)的內(nèi)部 264
11.6
小結(jié) 267
11.7
練習(xí) 268
第12章
使用以太網(wǎng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接
存儲(chǔ) 269
12.1
存儲(chǔ)和以太網(wǎng)/TCP/IP網(wǎng)絡(luò)歷史回顧 269
12.1.1
以太網(wǎng)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中使用的名詞
解釋 269
12.1.2
以太網(wǎng)和TCP/IP概述 270
12.2
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)/TCP/IP的結(jié)合 272
12.2.1
服務(wù)器邊界整合 272
12.2.2
存儲(chǔ)隧道 273
12.2.3
以太網(wǎng)/TCP/IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通道 277
12.2.4
通過(guò)光纖通道網(wǎng)絡(luò)以隧道的方式傳輸
以太網(wǎng)/TCP/IP流量 284
12.3
本地以太網(wǎng)/TCP/IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 286
12.3.1
本地局域存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 286
12.3.2
可選的本地廣域存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 286
12.3.3
用于存儲(chǔ)連接的千兆以太網(wǎng)特性 286
12.3.4
以太網(wǎng)/TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的延遲問(wèn)題 287
12.3.5
TCP/IP協(xié)議族的特性 287
12.3.6
處理TCP算法的性能 289
12.3.7
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器 290
12.3.8
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器的保留 291
12.3.9
iSCSI 291
12.4
小結(jié) 292
12.5
練習(xí) 293
第13章
用InfiniBand技術(shù)連接存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和
集群 294
13.1
替代PCI的InfiniBand 294
13.2
集群概述 296
13.2.1
集群的市場(chǎng)情況 297
13.2.2
集群的理由 298
13.3
集群處理 300
13.4
集群網(wǎng)絡(luò)中的InfiniBand 306
13.4.1
InfiniBand網(wǎng)絡(luò)的組件 306
13.4.2
使用VI協(xié)議管理遠(yuǎn)程系統(tǒng)存儲(chǔ) 311
13.5
用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)InfiniBand 314
13.5.1
InfiniBand集群 314
13.5.2
PCI替代結(jié)構(gòu) 315
13.6
小結(jié) 317
13.7
練習(xí) 317
第14章
網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)裝置 318
14.1
NAS軟件 318
14.2
NAS的硬件實(shí)現(xiàn) 322
14.2.1
NAS裝置的硬件組件 322
14.2.2
NAS應(yīng)用及配置 322
14.2.3
NAS的網(wǎng)絡(luò)特性 324
14.2.4
NAS裝置的存儲(chǔ)應(yīng)用 326
14.2.5
NAS裝置的備份和恢復(fù) 328
14.3
NAS的協(xié)議及文件系統(tǒng)操作 334
14.3.1
NAS通信和文件組織方法的比較 334
14.3.2
NFS服務(wù)器的CIFS仿真 337
14.4
網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)的新技術(shù)：NASD和
DAFS 338
14.4.1
NASD 338
14.4.2
DAFS 340
14.5
小結(jié) 342
14.6
練習(xí) 343
第15章
文件組織：存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的最新領(lǐng)域 344
15.1
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中文件系統(tǒng)的需求 344
15.1.1
日志文件系統(tǒng) 344
15.1.2
軟件快照 345
15.1.3
動(dòng)態(tài)文件組織系統(tǒng)擴(kuò)展 348
15.2
數(shù)據(jù)庫(kù)文件組織技術(shù) 349
15.2.1
直接文件I/O 349
15.2.2
數(shù)據(jù)庫(kù)鏡像及復(fù)制 350
15.3
在存儲(chǔ)設(shè)備和子系統(tǒng)中集成智能 352
15.3.1
分析文件組織功能 352
15.3.2
網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中的文件組織功能 353
15.3.3
磁盤驅(qū)動(dòng)器中基于對(duì)象的存儲(chǔ) 354
15.4
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)文件組織系統(tǒng)設(shè)計(jì) 355
15.5
數(shù)據(jù)共享：存儲(chǔ)管理的神圣目標(biāo) 362
15.5.1
數(shù)據(jù)共享文件組織系統(tǒng)的價(jià)值 362
15.5.2
數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)問(wèn)題 363
15.5.3
數(shù)據(jù)共享文件組織系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
函數(shù) 364
15.6
解決鎖定和語(yǔ)義差異 366
15.7
文件級(jí)虛擬化 368
15.7.1
文件級(jí)虛擬化的始祖：HSM 368
15.7.2
在線文件級(jí)虛擬化 369
15.8
小結(jié) 370
15.9
練習(xí) 370
第16章
在公用網(wǎng)上存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù) 371
16.1
Internet基礎(chǔ)存儲(chǔ) 371
16.2
Internet存儲(chǔ)服務(wù) 378
16.3
個(gè)人存儲(chǔ)服務(wù)和技術(shù) 381
16.3.1
Internet存儲(chǔ)方法 382
16.3.2
基于Web的存儲(chǔ) 384
16.3.3
個(gè)人的Internet備份軟件及服務(wù) 386
16.4
小結(jié) 388
16.5
練習(xí) 388
第17章
管理存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 389
17.1
管理設(shè)計(jì) 389
17.1.1
災(zāi)難.?異常與漏洞 389
17.1.2
SNMP企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理 391
17.1.3
存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的SNMP 392
17.1.4
基于網(wǎng)絡(luò)的管理 394
17.1.5
存儲(chǔ)管理 394
17.1.6
存儲(chǔ)資源管理 394
17.1.7
SCSI內(nèi)部服務(wù) 395
17.1.8
虛擬作為SAN的管理工具 395
17.2
小結(jié) 397
17.3
練習(xí) 397