微软认证培训课程 Windows Server 把 Windows 2012 R2 配置成存储
微软认证讲师简介 : 胡志明, 拥有 MCT,MCSE,CCNA,CCNP 等认证, 有 7 年 IT 教学经验 擅长微软 Windows2003/2008R2/2012 系列课程, 熟悉 Exchange2010/2013,SCCM, 虚拟化等产品的规划及部署 讲师照片 显示出公司 logo 从业公司介绍 : 上海南洋信息技术培训中心, 成立于 1993 年, 目前坐落于上海徐汇区宛平南路 75 号建科大厦 7 楼, 是一家微软授权的认证培训机构, 多年保持微软金牌合作伙伴荣誉 我中心拥有多位厂商认证资深讲师, 提供全方位的 IT 技能培训 公司前台照片
课程概览 Module 1 存储概述 Module 2 主流存储网络类型 Module 3 配置 iscsi 存储 Module 4 管理 Windows 磁盘和卷 Demo
Module 1: 存储概述 什么是存储 存储现状和发展 硬盘接口及分类 RAID 概念及实现方式 常用 RAID 级别 RAID 与 LUN 的关系 4
什么是存储 用于存放数据信息的设备和介质 等同于计算机系统中的外部存储 存储是一个系统 是计算机技术发展的结果 5
存储的现状和趋势 存储体系结构 当前存储的主要体系结构有三种 :DAS NAS SAN 存储发展趋势 重复数据删除 SSD 固态磁盘 云存储 虚拟化环境的保护 一体化应用存储设备 非结构化数据存储与管理 备份容灾 6
存储性能的指标 描述存储性能的指标 : IOPS 每秒输入输出次数, 系统在单位时间内能处理的 I/O 最大次数 带宽 单位时间内通过的数据量
硬盘的分类 按照接口类型 硬盘接口 IDE/ATA SCSI SATA SAS FC 按照硬盘形态 机械硬盘 接口 IDE SATA SCSI SAS FC 接口类型并行串行并行串行串行 固态硬盘 主流接口 速率 100MB/S 133MB/S 300MB/S 600MB/S 320MB/S 640MB/S 3Gb/S 6Gb/S 4Gb/S 8Gb/S
市场主流硬盘 目前市场上主流硬盘厂商包括 Seagate( 希捷 ) WD( 西部数据 ) HITACHI( 日立 ) 等
硬盘的参数 容量 硬盘容量 = 柱面数 磁头数 扇区数 512Bytes 转速 盘片转动圈数 / 分钟 (rpm) 平均访问时间 平均寻道时间 平均潜伏时间 数据传输率 外部数据传输率内部数据传输率 CPU 硬盘缓存 磁头读取盘片 硬盘缓存
磁盘类型和性能 随着磁盘性能提升, 花费增加 SSD SAS SCSI Performance SATA EIDE Cost
硬盘选型分析 硬盘类型容量性能可靠性价格 FC 硬盘 SATA 硬盘 ( 企业级 ) SAS 硬盘
RAID 概念与实现方式 RAID(Redundant Array of Independent Disks): 独立冗余磁盘阵列, 简称磁盘阵列 RAID 是按照一定的形式和方案组织起来的存储设备, 它比单个存储设备在速度 稳定性和存储能力上都有很大提高, 并且具备一定的数据安全保护能力 RAID RAID 的主要实现方式分为硬件 RAID 方式和软件 RAID 方式 硬件 RAID: 利用集成了处理器的硬件 RAID 适配卡来对 RAID 任务进行处理, 无须占用主机 CPU 资源 软 RAID: 通过软件技术实现, 需要操作系统支持, 一般不能对系统磁盘实现 RAID 功能
RAID 的数据组织方式 分块 : 将一个分区分成多个大小相等的 地址相邻的块, 这些块称为分块 它是组成条带的元素 条带 : 同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同 位置 ( 或者说是相同编号 ) 的分块 驱动器 1 驱动器 2 驱动器 3 D6 D7 D8 条带 2(strip) 分条深度 D3 D4 D5 条带 1(strip) D0 D1 D2 条带 0(strip) 磁盘上的数据分块 磁盘上的数据分块 磁盘上的数据分块
RAID 校验方式 XOR 校验的算法 相同为假, 相异为真 : 0 0= 0; 0 1= 1; 1 0= 1; 1 1= 0; XOR 的逆运算仍为 XOR: 如果 A 为 1,B 为 0, 则校验值 P 为 1: A(1) B(0)= P(1) 则有逆运算 :B(0) P(1)=A(1);A(1) P(1)=B(0); 驱动器 1 1 0 0 驱动器 2 1 1 0 异或校验冗余备份 校验驱动器 0 1 0
RAID 数据保护机制 --- 热备与重构 1 热备 (Hot Spare): 当冗余的 RAID 阵列中某个磁盘失效时, 在不干扰当前 RAID 系统正常使用的情况下, 用 RAID 系统中另外一个正常的备用磁盘顶替失效磁盘 热备通过配置热备盘实现, 热备盘分为全局热备盘和局部热备盘 替换失效磁盘 RAID5 RAID3 RAID1 热备盘
RAID 数据保护机制 --- 热备与重构 2 重构 : 镜像阵列或者 RAID 阵列中发生故障的磁盘上的所有用户数据和校验数据的重新构建 (rebuild) 过程, 或者将这些数据写到一个或者多个备用磁盘上的过程 D0,D1,D2,D3,D4,D5 驱动器 1 D4 驱动器 2 D5 校验驱动器 P3 热备盘驱动器 D4 D2 D3 P2 D2 D0 D1 P1 D0
RAID 的几种状态 重建成功 RAID 组创建 创建成功 RAID 组失效 成员盘掉线或故障 更换故障硬盘 RAID 组降级 成员盘掉线或故障
常用 RAID 级别与分类标准 RAID 技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘, 提高了硬盘的读写性能和数据安全性, 根据不同的组合方式可以分为不同的 RAID 级别 RAID 级别 描述 RAID 0 RAID 1 RAID 3 RAID 5 RAID 6 数据条带化, 无校验数据镜像, 无校验数据条带化读写, 校验信息存放于专用硬盘数据条带化, 校验信息分布式存放数据条带化, 分布式校验并提供两级冗余 RAID10 类似于 RAID 0+1, 区别在于先做 RAID 1, 后做 RAID 0 RAID 50 先做 RAID 5, 后做 RAID 0, 能有效提高 RAID 5 的性能
RAID 0 实现方式 D0 D5 D0,D1,D2,D3,D4,D5 D4 D3 D2 D1 D0 D6 驱动器 1 D4 D2 D0 驱动器 2 D5 D3 D1 条带 2 条带 1 条带 0 各磁盘上的数据块 各磁盘上的数据块 逻辑磁盘 无差错控制的条带化阵列
RAID 1 的工作原理 D2 D0,D1,D2 经过镜像器 D1 D0 逻辑磁盘 驱动器 1 驱动器 2 D2 D2 D1 D1 D0 D0 镜像结构的阵列
RAID 3 的工作原理 D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8 校验码生成 驱动器 1 驱动器 2 驱动器 3 校验驱动器 D6 D7 D8 P3 D3 D4 D5 P2 D0 D1 D2 P1 带奇偶校验码的并行阵列
RAID 5 的工作原理 D0,D1,D2,D3,D4,D5 驱动器 1 P2 D2 D0 驱动器 2 D4 P1 D1 驱动器 3 D5 D3 P0 分布式奇偶校验码的独立磁盘结构
RAID 组合 ---RAID 10 RAID 10 是将镜像和条带进行组合的 RAID 级别, 先进行 RAID 1 镜像然后再做 RAID 0 RAID 10 也是一种应用比较广泛的 RAID 级别 读取数据 D0,D1,D2,D3,D4,D5 磁盘镜像器 磁盘镜像器 D4 D2 D0 D4 D2 D0 D5 D3 D1 D5 D3 D1 物理磁盘 1 物理磁盘 2 物理磁盘 3 物理磁盘 4 RAID 1 RAID 1 RAID 0
RAID 组合 ---RAID50 RAID 50 是将 RAID 5 和 RAID 0 进行两级组合的 RAID 级别, 第一级是 RAID 5, 第二级为 RAID 0; D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7 D0,D1,D4,D5,D8,D9 D2,D3,D6,D7,D10,D11 P4 D4 D8 P2 D9 D5 D0 D1 P0 D2 D3 P1 物理磁盘 1 物理磁盘 2 物理磁盘 3 物理磁盘 4 物理磁盘 5 物理磁盘 6 RAID 5 RAID 5 RAID 0 P5 D6 D10 P3 D11 D7 条带 2 条带 1 条带 0
常用 RAID 级别的比较 RAID 级别 RAID 0 RAID 1 RAID 3 RAID 5 RAID 10 别名条带镜像专用奇偶位条 带 分布奇偶位条 带 镜像阵列条带 容错性 无 有 有 有 有 冗余类型 无 复制 奇偶校验 奇偶校验 复制 热备盘选项 无 有 有 有 有 读性能 高 低 高 高 一般 随机写性能 高 低 最低 低 一般 连续写性能 高 低 低 低 一般 最小硬盘数 2 块 2 块 3 块 3 块 4 块 可用容量 N * 单块硬 (N /2) * 单块 (N -1) * 单块 (N -1) * 单块 (N /2) * 单块硬盘 盘容量 硬盘容量 硬盘容量 硬盘容量 容量
RAID 典型应用场景 RAID 级别 RAID 0 RAID 1 RAID 3 RAID 5 /6 RAID 10 典型应用 迅速读写, 随机数据 连续数据传 随机数据 数据量大, 环境 安全性要求 写入, 安 输, 安全性 传输, 安 安全性要求 不高, 如图 全性要求 要求高, 如 全性要求 高, 如银行 形工作站等 高, 如服 视频编辑 高, 如金 金融等领域 务器 数 大型数据库 融 数据 据库存储 等 库 存储 领域 等
RAID 级别选择 从可靠性 性能和成本简单比较各 RAID 级别的优劣 ( 相对而言 ), 供在实际项目中选择时参考 RAID 0 RAID 1 RAID 3 RAID 5 RAID 10 RAID6 可靠性 性能 成本
RAID 与 LUN 的关系 RAID 由几个硬盘组成, 从整体上看相当于有多个硬盘组成的一个大的物理卷 在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑单元, 这些逻辑单 元称作 LUN, 可以做为映射给主机的基本块设备 逻辑卷 LUN1 逻辑卷 LUN2 LUN3 物理卷 物理卷 RAID10 单个物理卷上创建 1 个逻辑卷 RAID5 单个物理卷上创建 2 个逻辑卷
Module 2 主流存储网络类型 DAS (Direct Attached Storage) NAS (Network Attached Storage) SAN (Storage Area Network) 30
存储系统产生的背景 传统计算机存储系统的局限性 : 硬盘成为整个系统的性能瓶颈 有限的硬盘槽位, 难满足大容量需求 CPU 单个硬盘存放数据, 数据可靠性难以保证 存储空间利用率低 RAM 本地存储, 数据分散, 难以共享 可扩展性不够 总线结构, 而非网络结构 可连接的设备受到限制增加容量时, 需停机 硬盘 传统计算机存储系统
DAS (Direct Attached Storage) 存储设备 (RAID 系统 磁带机和磁带库 ) 直接连接到服务器 传统的 最常见的连接方式, 容易理解 规划和实施 没有独立的 OS, 不能提供跨平台的文件共享, 各平台数据需分别存放
NAS (Network Attached Storage) NAS 本身带有独立的 OS, 通过网络协议实现完全跨平台的文件共享 ; NAS 可以实现集中数据管理 ; 一般集成本地备份软件, 可以实现无服务器备份功能 ;NAS 前期投资相对较高 NAS 内每个应用服务器通过网络共享协议 ( 如 :NFS CIFS) 使用同一个文件管理系统 ;NAS 关注应用 用户 和文件以及他们共享的数据 ; 磁盘 I/O 会占用业务带宽
Demo1 配置 Windows Server 2012 R2 为 NAS 服务器 Windows/linux 客户端访问 NAS 34
SAN (Storage Area Network) 高可用性高性能的专用存储网络, 用于安全的连接服务器和存储设备, 并具备灵活性和扩展性 ;SAN 对于数据库环境 数据备份和恢复存在巨大优势 SAN 是独立出来的一个数据存储网络, 网络内部传输速率很快, 但操作系统仍停留在服务器端, 用户不直接访问 SAN 网络 ; SAN 关注磁盘 磁带以及连接它们的基础结构 ;
存储网络三种形态比较
IP-SAN 的诞生
IP 存储的优势 IP 存储就是使用 IP 网络, 而不是光纤通道, 把服务器和存储设备连接在一起的技术 IP 存储是基于 IP 网络来实现数据块级存储的方式
iscsi 技术
iscsi 体系结构
iscsi 协议 iscsi(internet SCSI) 把 SCSI 命令和块状数据封装在 TCP 中在 IP 网络中传输, 基本出发点是利用成熟的 IP 网络技术来实现和延伸 SAN; iscsi 协议栈 SCSI 应用 ( 文件系统 数据库 ) SCSI 块指令 SCSI 流指令其他 SCSI 指令 SCSI 指令 数据和状态 iscsi TCP IP 物理层 ( 以太网 )
发起端与目标端 发起端 (Initiator) SCSI 层负责生成 CDB( 命令描述符块 ), 将 CDB 传给 iscsi iscsi 层负责生成 iscsi PDU( 协议数据单元 ), 并通过 IP 网络将 PDU 发给 target 目标器 (Target) iscsi iscsi 层收到 PDU, 将 CDB 传给 SCSI 层 Initiator Target SCSI 层负责解释 CDB 的意义 必要时发送响应 SCSI SCSI iscsi iscsi TCP TCP IP IP Link Link
IP-SAN 典型组网 IP-SAN 典型的组网方式有以下几种 : 直连单交换双交换 应用服务器 应用服务器应用服务器应用服务器 应用服务器 以太网卡 以太网交换机 以太网交换机 以太网交换机 存储设备 存储设备 存储设备
iscsi 连接方式 IP-SAN 根据主机与存储的连接方式不同, 可以分为三种 以太网卡 +Initiator 软件方式 硬件 TOE 网卡 +initiator 软件方式 iscsi HBA 卡实 现方式
多路径的可靠性 没有多路径软件会有以下问 题存在的 : 左图中没有使用多路径, 右图为使用多路径后 混淆 操作系统看到几倍真实数量的磁盘没有冗余 没有多路径切换软件, 操作系统将不知道何时它该使用多余的路径危险 多路径导致操作系统认为看到的多份磁盘是独立的, 这将导致数据毁坏或 IO 错误 LUN 磁盘驱动 LUN 虚拟 LUN 磁盘驱动 多路径驱动 LUN LUN
多路径 failover 技术 Failover 功能 当主路径出现故障后自动将业务路径切换到备用路径上, 避免了因单 Failover 功能 物理路径 I/O 路径 点故障而造成的业务中断 HBA 1 HBA 2 A 控制器 B 控制器 LUN1 LUN2 LUN3 LUN3 存储设备
多路径 failback 技术 Failback 功能 当主路径的故障解除或修复后自动的将 I/O 传输路径从从路径切换回主路径上 Failback 功能 物理路径 I/O 路径 HBA1 HBA2 A 控制器 B 控制器 LUN1 LUN2 LUN3 LUN3 存储设备
Module 3 配置 iscsi 存储 配置流程 1 创建存储空间 开始 创建 RAID 创建 LUN 创建热备盘 2 分配存储空间 创建主机组 创建主机 添加映射 3 建立存储连接 配置启动器 添加启动器 4 使用存储空间 应用服务器使用存储空间 LUN
Demo2 配置 Window Server 2012R2 为 iscsi 目标器 连接 iscsi 存储 配置 iscsi 多路径 49
Module 4 管理 Windows 磁盘和卷 选择分区表类型 选择磁盘类型 选择文件系统 什么是 ReFS? 挂载点 扩展卷和压缩卷 50
选择分区表类型 MBR 默认的分区表格式, 从 1980 年初 支持最多 4 个主分区 支持最大 2TB 分区 GPT 接替 MBR 的技术 支持最多 128 个分区 支持最大 18EB 分区 51
选择磁盘类型 基本磁盘 (partition) 磁盘初始化即为基本磁盘 操作系统盘默认 分区一旦创建, 无法更改大小, 除非借助其他软件 动态磁盘 (volume) 在不重新启动计算机的情况下可更改磁盘容量大小, 而且不会丢失数据 可被扩展到磁盘中包含不连续的磁盘空间, 还可以创建跨磁盘的卷集 在一个磁盘上创建的卷集数量没有限制 52
文件系统 FAT 基本的文件系统 分区大小有限制 2G/32GB FAT32 支持更大磁盘 exfat 设计用于移动 U 盘 NTFS 支持更小的簇单位 4KB, 减少碎片空间 安全性 (ACLs 和加密 ) 支持的分区大小可以达到 2TB 审计和日志 配额功能 ReFS 完全兼容 NTFS 增强的数据验证和错误纠正 最小簇 64K, 支持更大的文件 目录和卷 53
挂载点 使用挂载点 使用空白 NTFS 文件夹代替盘符 当创建卷时没有足够盘符 增加磁盘空间无需改变文件夹结构 54
扩展卷和压缩卷 可以调整 NTFS 卷大小 ( 从 windows vista 和 2003) 当你需要调整磁盘大小时, 考虑以下几点 : 可以扩展或压缩 NTFS 卷 ReFS 卷仅支持扩展 FAT/FAT32/exFAT 分区不能调整大小 扩展卷需要空间要连续 压缩卷不能压已用空间大小 55
知识回顾 理解 RAID 和 LUN 的关系 熟悉主流存储网络类型 理解 iscsi 与 SCSI 的关系 掌握多路径软件的使用 哪些是存储系统的高可用技术 熟悉常见文件系统及特性 理解分区表 MBR 和 GPT 的关系 56
谢谢! 57