存儲和相關(guān)基礎(chǔ)知識

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1、關(guān)于HBA
HBA的全稱為Host Bus Adapter，即主機(jī)總線適配器。
a、總線適配器是個什么東西呢？
我們首先要了解一下主機(jī)的結(jié)構(gòu)，一臺計算機(jī)內(nèi)部多半由兩條總線串在起來(當(dāng)然實(shí)際情況會有不同，這里只討論常見的，簡單的情況)，一條總線叫系統(tǒng)總線，一條叫I/O總線。系統(tǒng)總線上接了CPU，MEmory，cache什么的，I/O總線上接的就是外圍設(shè)備，現(xiàn)如今最常見的就是PCI總線了。這兩條總線之間用橋接的芯片或者說電路連接起來。舉個形象的例子，就好比一個城市里，有兩條主干道，一條屬于行政區(qū)，一條屬于商業(yè)區(qū)，中間有個環(huán)島，將兩條主干道連接到了一起，系統(tǒng)總線就好比行政區(qū)里的主干道，而I/O總線就好比商業(yè)區(qū)的主干道。系統(tǒng)總線和I/O總線的帶寬的單位都是以Gbyte來記，但是顯而易見的是，行政區(qū)的主干道和商業(yè)區(qū)的主干道相比的話，前者肯定更“核心”，更寬，更順暢，設(shè)計的要求也高。
我們知道，在向公仆部門要求服務(wù)的時候，是要有一些接口的部門和程序的，而橋接芯片的作用就是連接和協(xié)調(diào)兩條總線的工作的。
雖然I/O總線的速度和系統(tǒng)總線的帶寬相比要低很多，但是好歹也是以G來計量的，而我們知道外圍設(shè)備的速度，往往只有幾百兆，甚至幾十k而已，怎么協(xié)調(diào)工作呢？好比賣煎餅果子攤子不能直接戳到城市主干道上，怎么辦？好辦，在主干道邊上開個2000平米的小吃城，把攤子都收進(jìn)去好了。那么主機(jī)總線適配器的作用也就是這個，我們就是要把外設(shè)組織起來，連接到I/O總線上去！HBA就是指Host和I/O BUS直接的一個適配器，也好比一個水管工常說的“雙通”。
b、常見的HBA有哪些呢？
比如顯卡，網(wǎng)卡，scsi卡，1394卡等等。我要拿出來說的就是FCHBA和ATA&IDE。我們通常說的什么Emulex的LP9002，什么Qlogic的QLA2340都是FCHBA卡，就是將Fibre Channel的設(shè)備和IO總線連接起來的適配器。ATA也是一種適配器技術(shù)，我們PC主板上的ATA接口，就是一個磁盤適配器的對外接口，要強(qiáng)調(diào)的就是，ATA說的是適配器技術(shù)，IDE是說得存儲外設(shè)技術(shù)，比如我們可以說IDE硬盤，IDE光驅(qū)，說ATA接口，但是說IDE接口，ATA硬盤就不時那么合適了，雖然很多情況下，大家都習(xí)慣把他們混在一起說。
描述HBA的時候，有幾個主要的規(guī)范要說一下
  > 一個承上，就是說，HBA和IOBUS怎么連，我們經(jīng)常說的PCI接口卡，就是指這個HBA卡是要插在PCI BUS上的PCI slot上的，但是現(xiàn)在的計算機(jī)上，不僅僅只有PCI總線而已，大家碰到的時候留意。
  >一個啟下，就是說HBA要和外設(shè)怎么連，這樣的規(guī)范就很多了。
  >再說HBA本身，比如帶寬，比如運(yùn)行機(jī)制(protocol等)，獨(dú)立處理能力等等
Tips：有時候我們看到的一塊卡，看到的實(shí)際是一個物理的卡，有的時候?qū)嶋H上是多個Adapter，好比一家機(jī)構(gòu)，掛多個牌子，有的時候，一塊卡有兩條通道，好比一家公司，有兩套人馬。
2、關(guān)于lun
a、lun的概念
   lun的全稱是logical unit number，也就是邏輯單元號。我們知道scsi總線上可掛接的設(shè)備數(shù)量是有限的，一般為6個或者15個，我們可以用target ID(也有稱為scsi id的)來描述這些設(shè)備，設(shè)備只要一加入系統(tǒng)，就有一個代號，我們在區(qū)別設(shè)備的時候,只要說幾號幾號就ok了。
   而實(shí)際上我們需要用來描述的對象，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該數(shù)字的，于是我們引進(jìn)了lun的概念，也就是說lun id的作用就是擴(kuò)充了target id。每個target下都可以有多個lun device，我們通常簡稱lun device為lun，這樣就可以說每個設(shè)備的描述就有原來的target x變成target x lun y了,那么顯而易見的,我們描述設(shè)備的能力增強(qiáng)了.就好比,以前你給別人郵寄東西,寫地址的時候,可以寫:
   xx市人民大街54號 xxx(收)
   但是自從高樓大廈越來越多,你不得不這么寫:
   xx市人民大街54號xx大廈518室 xxx (收)
   所以我們可以總結(jié)一下,lun就是我們?yōu)榱耸褂煤兔枋龈�多設(shè)備及對象而引進(jìn)的一個方法而已,一點(diǎn)也沒什么特別的地方.
b、lun是什么東西？
   lun id不等于某個設(shè)備,只是個號碼而已,不代表任何實(shí)體屬性,在我們的實(shí)際環(huán)境里,我們碰到的lun可能是磁盤空間,可能是磁帶機(jī),或者是media changer等等.
   lun的神秘之處(相對于一些新手來說)在于，它很多時候不是什么可見的實(shí)體，而是一些虛擬的對象。比如一個陣列柜，主機(jī)那邊看作是一個target device，那為了某些特殊需要，我們要將磁盤陣列柜的磁盤空間劃分成若干個小的單元給主機(jī)來用，于是就產(chǎn)生了一些什么邏輯驅(qū)動器的說法，也就是比target device級別更低的邏輯對象，我們習(xí)慣于把這些更小的磁盤資源稱之為lun0,lun1,lun2....什么的。而操作系統(tǒng)的機(jī)制使然，操作系統(tǒng)識別的最小存儲對象級別就是lun device，這是一個邏輯對象，所以很多時候被稱之為logical device。
   有人說，我的windows里，就認(rèn)到一個磁盤呀，沒看到什么lun的說法，是不是lun=physical disk呢？回答是否定的，只要你注意，磁盤的屬性里就可以看到有一個lun的值，只是因?yàn)槟愕膁isk沒有被劃分為多個存儲資源對象，而將整個磁盤當(dāng)作一個lun來用，lun id默認(rèn)為零，如此而已。
   我們曾經(jīng)碰到過這樣的問題，比如有人問，我們有一個磁盤陣列，連到了兩個主機(jī)上，我們劃分了一個lun給兩個主機(jī)認(rèn)到，然后我們想，先在操作系統(tǒng)將磁盤分為兩個區(qū)，讓兩個主機(jī)分別使用兩個分區(qū)，然后再出現(xiàn)某一臺主機(jī)宕機(jī)之后，使用集群軟件將該分區(qū)切換到另外一個主機(jī)上去，這樣可行嗎？答案也是否定的，集群軟件操作的磁盤單元是lun，而不是分區(qū)，所以該操作是不可行的。當(dāng)然，在一些環(huán)境，一般也是一些要求比較低的環(huán)境，可以在多個主機(jī)上掛載不同的磁盤分區(qū)，但是這種情況下，實(shí)際上是沒有涉及到磁盤的切換的，所以在一些高要求的環(huán)境里，這種情況根本就不允許存在。
   還要說明的地方是，在有些廠商和有些產(chǎn)品的概念里，lun id被綁定到了具體的device上，比如ibm的一些帶庫，整個帶庫只有一個target id，然后changer,tape drive被分別分配為lun0,lun1,lun2.....，但是我們要注意到，這只是產(chǎn)品做了特別設(shè)計，也是少數(shù)情況。
c、存儲和主機(jī)的電氣獨(dú)立時代的lun的概念
還有很多新手總是把陣列里面的磁盤和主機(jī)的內(nèi)部磁盤的一些概念搞混淆了。
在磁盤陣列和磁帶庫大行其道的時代，存儲越來越智能化，越來越像一個獨(dú)立的機(jī)器，實(shí)際上存儲和主機(jī)的電氣獨(dú)立本來就是一個必然趨勢，俗話說得好，兒大要分家嘛。在存儲越來越重要的時代，存儲要自立門戶是必然的事。
如果我們把存儲當(dāng)作一個獨(dú)立的主機(jī)來看，理解起來就很簡單了。我們說到lun的概念的時候，我們就要將分為兩個層面。一個層面就是在陣列這個機(jī)器的os識別到的范圍，一個層面就是服務(wù)器的os識別到的范圍。這兩個層面是相對獨(dú)立的，因?yàn)槿绻�我們把存儲�?dāng)作一個主機(jī)來看，那么它自然有自己的device，target，lun之說，而服務(wù)器也有自己的device,target,lun之說；另外一方面，這兩個層面又是相互關(guān)聯(lián)的，一個陣列的控制系統(tǒng)，大多都有虛擬化的功能，陣列想讓主機(jī)看到什么樣的東西，主機(jī)才能看到相應(yīng)的東西。當(dāng)然，服務(wù)器識別到的最小的存儲資源，就是lun級別的。那么主機(jī)的HBA卡看到的存儲上的存儲資源就靠主要兩個東西來定位，一個就是存儲系統(tǒng)的控制器(target)，一個就是lun id，這個lun是由存儲的控制系統(tǒng)給定的，是存儲系統(tǒng)的某部分存儲資源。
d、lun masking，lun mapping
我們有了獨(dú)立的磁盤陣列用了之后，服務(wù)器只要看到存儲的控制系統(tǒng)，就有可能使用磁盤陣列的磁盤資源，但是磁盤陣列不可能只為某一個服務(wù)器來使用，所以他必須管制主機(jī)使用某部分磁盤資源。這個管制分為兩個部分：一部分就是lun mapping,類似于綠色通道，就是保證服務(wù)器能看到某部分存儲資源,一部分就是lun masking，類似于警戒線，就是保證服務(wù)器只可訪問給它分配的存儲資源，而沒分配給服務(wù)器的資源，就不要染指了。
實(shí)現(xiàn)lun masking和lun mapping有三種方法：一個是基于存儲控制系統(tǒng)來設(shè)置，一個是基于存儲交換系統(tǒng)來設(shè)置，一個是基于服務(wù)器os來設(shè)置。
基于存儲控制系統(tǒng)得設(shè)置，是比較常見的設(shè)置，比如很多磁盤陣列的控制系統(tǒng)，本身就能設(shè)置lun被某服務(wù)器看到。比如FastT的partition功能。
基于存儲交換系統(tǒng)的設(shè)置，也是一種常用的方法，比如常說的zoning。
基于服務(wù)器os的設(shè)置，比較少采用，一般采用安裝某些操作系統(tǒng)上安裝某些軟件來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@個方法全靠服務(wù)器自覺，所以比較少用，呵呵。
e、lun的multi-path
現(xiàn)在，存儲網(wǎng)絡(luò)越來越發(fā)達(dá)了，一個lun有多條通路可以訪問也不是新鮮事了。
服務(wù)器使用多個HBA連接到存儲網(wǎng)絡(luò)，存儲網(wǎng)絡(luò)又可能是由多個交換設(shè)備組成，而存儲系統(tǒng)又可能有多個控制器和鏈路，lun到服務(wù)器的存儲網(wǎng)絡(luò)鏈路又可能存在著多條不同的邏輯鏈路。那么，必然的，同一個physical lun在服務(wù)器上必然被識別為多個設(shè)備。因?yàn)閛s區(qū)別設(shè)備無非用的是總線，target id，lun id來，只要號碼不同，就認(rèn)為是不同的設(shè)備。
由于上面的情況，多路徑管理軟件應(yīng)運(yùn)而生了，比如emc的powerpath，這個軟件的作用就是讓操作系統(tǒng)知道那些操作系統(tǒng)識別到lun實(shí)際上是一個真正的physical lun，具體的做法，就是生成一個特別的設(shè)備文件，操作系統(tǒng)操作這個特殊的設(shè)備文件。而我們知道，設(shè)備文件+driver+firmware的一個作用，就是告訴操作系統(tǒng)該怎么使用這個設(shè)備。那么就是說，多路徑管理軟件從driver和設(shè)備文件著手，告訴了操作系統(tǒng)怎么來處理這些身份復(fù)雜的lun。
3、關(guān)于備份(Backup)和高可用性(High availability)
備份，從字面的意思來理解，其實(shí)就是現(xiàn)時存在和應(yīng)用的一個實(shí)體的后備實(shí)體；
高可用性，即是指我們硬件的環(huán)境、設(shè)施、數(shù)據(jù)、應(yīng)用系統(tǒng)等，在復(fù)雜環(huán)境下可用的能力和可能性達(dá)到一個較高的值；
在現(xiàn)實(shí)世界里，我們都講究有一個穩(wěn)定，可靠，所以我們經(jīng)常在計算機(jī)環(huán)境設(shè)計里，涉及到高可用性和備份等等元素。
我首先把這兩個詞拿出來說，就是不想讓新手們在什么雙機(jī)熱備，數(shù)據(jù)備份亞，集群等等概念里暈的不也樂乎。
對于備份我主要說說以下幾個方面：
    a、設(shè)備的備份
    設(shè)備的備份，也就是我們在現(xiàn)時使用的設(shè)備之外，采取相同或者類似的設(shè)備做后備。
    比如我們在服務(wù)器上采用冗余電源，也叫后備電源，我們使用單獨(dú)的硬盤來做RAID的備用盤，也叫熱備盤。
    如果我們采取單獨(dú)的一臺服務(wù)器來做后備，這就成了主機(jī)的備份，主機(jī)的備份有很多種方式，比較著名的就是所謂的cluster，所謂的雙機(jī)熱備和雙機(jī)容錯，我很不喜歡鼓搗這些概念，我一概稱他們?yōu)橹鳈C(jī)熱備，因?yàn)樗麄冇幸粋�共同的特點(diǎn)，就是都是為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)的備份，即某一個主機(jī)失效了，有另外一個主機(jī)頂替它來運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)主機(jī)熱備的軟件有很多，比如IBM的HACMP，HP的MCSG，SUN的sun cluster，Compaq的Ture Cluster，Veritas的VCS，EMC的autostart，ROSE HA等等
   
    b、數(shù)據(jù)的備份
    數(shù)據(jù)的備份，就是我們在現(xiàn)時使用的數(shù)據(jù)之外，實(shí)現(xiàn)或設(shè)置另外一份不同物理體現(xiàn)的、內(nèi)容相同的的有效數(shù)據(jù)拷貝
    比如我們將生產(chǎn)數(shù)據(jù)拷貝到磁帶上，就是一種數(shù)據(jù)備份方式。
    比如我們將生產(chǎn)數(shù)據(jù)復(fù)制到磁盤的另一個分區(qū)，另一個文件系統(tǒng)，或者拷貝到別的主機(jī)的磁盤上，等等，都是一種數(shù)據(jù)備份的方式。
    實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份的軟件有很多，比如一些磁帶操作的小工具，tar，cpio等，大的工具軟件有什么EMC Networker, Symantec Netbackup，CommVault，tapeware等等，數(shù)據(jù)復(fù)制的工具就更多了，操作系統(tǒng)的復(fù)制命令呀，emc replicator呀，srdf等等
      
    c、應(yīng)用系統(tǒng)的備份
    應(yīng)該說應(yīng)用系統(tǒng)的備份，包含了以上兩種備份，因?yàn)橐粋�完善的應(yīng)用系統(tǒng)，其設(shè)備和數(shù)據(jù)都是要求有備份的，那么初次之外，做為一個應(yīng)用系統(tǒng)，除了設(shè)備和數(shù)據(jù)，他還包含了業(yè)務(wù)程序，人員，業(yè)務(wù)邏輯，外部環(huán)境等等一系列讓應(yīng)用跑起來的東西。
    在這個層面，就有一個比較熱火的東西，那就是常說的遠(yuǎn)程容災(zāi)。遠(yuǎn)程容災(zāi)，就是在生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)境之外，在相隔較遠(yuǎn)的物理空間，構(gòu)建相同或類似的一個應(yīng)用系統(tǒng)，以達(dá)到在必要的時候頂替原生產(chǎn)系統(tǒng)工作的目標(biāo)。
    要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程容災(zāi)的目的，除了我們說的外部環(huán)境，比如機(jī)房，電力，后勤保障，人員配備，業(yè)務(wù)程序之外，我們比較著重的一個環(huán)節(jié)，就是數(shù)據(jù)的問題，也就是我們在兩個系統(tǒng)之間要保證數(shù)據(jù)的相對一致，實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的方法有很多，比如磁盤陣列之間的卷復(fù)制，比如兩個主機(jī)之間文件系統(tǒng)上的復(fù)制，等等。當(dāng)然，在一個系統(tǒng)里，把數(shù)據(jù)用磁帶導(dǎo)出來，快遞到另外一個系統(tǒng)地點(diǎn)，在用磁帶把數(shù)據(jù)導(dǎo)進(jìn)取，也不能說不是一個辦法，但是這樣操作，經(jīng)常會和業(yè)務(wù)的邏輯相違背（呵呵，這么麻煩又耽誤時間，估計一般很難接受）。
對于高可用性，我要說的是：
    可用性，即是指在各種復(fù)雜環(huán)境下，我們的數(shù)據(jù)，應(yīng)用等計算資源都可以保持使用的能力和可能性。比如服務(wù)器配備冗余電源，就提高了服務(wù)器的可用性，好理解，一個電源工作不正�；蛘吣芰Σ粔虻氖呛�，服務(wù)器不受影響嘛。再比如，我們的磁盤陣列采用雙控制器，當(dāng)某個控制器和鏈路工作不正常的時候，數(shù)據(jù)的訪問能平滑的過渡到另外一個控制器上和鏈路上，這也是提高了數(shù)據(jù)和存儲設(shè)備的可用性。
    那么什么是高可用性呢，我們就是一切為了提高系統(tǒng)可用性的實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)果。
    要拿出來說的就是cluster，或者雙機(jī)什么的。我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性，其中一個環(huán)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的高可用性，就是某服務(wù)器失效或者能力不足時，應(yīng)用能平滑的過渡到另外的主機(jī)上，也就是說對于應(yīng)用系統(tǒng)來說，服務(wù)器保證了相對的可用
   
那備份和高可用性有什么區(qū)別呢？
    那我要說，這根本沒有可比性！因?yàn)檫@是兩個不同的概念，他們的著眼點(diǎn)是不同的。備份只是保證了有后備，而高可用性則是為了保證應(yīng)用的盡快恢復(fù)。
    打個比方，我們說備份就好比買保險，買保險不能保證你平安無事，但是肯定能減輕損失。我們說搞可用性，就是安全氣囊，ABS，能讓你快速的重新開始或者說將危險消弭于萌芽時刻。
    所以說我們做備份和提高可用性，兩手都不可放松，也不互相矛盾。就好比買了好車，你就不買保險，或者你買了保險，就可以飆車，都是愚蠢的。


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