网络存储技术的工作原理是什么?有图解释么?

网络存储技术的工作原理是什么?有图解释么?,第1张

网络存储技术(Network Storage Technologies)是基于数据存储的一种通用网络术语。网络存储结构大致分为三种:直连式存储(DAS:Direct Attached Storage)、网络存储设备(NAS:Network Attached Storage)和存储网络(SAN:Storage Area Network)。
网络存储技术
直连式存储(DAS):这是一种直接与主机系统相连接的存储设备,如作为服务器的计算机内部硬件驱动。到目前为止,DAS 仍是计算机系统中最常用的数据存储方法。 DAS即直连方式存储,英文全称是Direct Attached Storage。中文翻译成“直接附加存储”。顾名思义,在这种方式中,存储设备是通过电缆(通常是SCSI接口电缆)直接到服务器的。I/O(输入/输入)请求直接发送到存储设备。DAS,也可称为SAS(Server-Attached Storage,服务器附加存储)。它依赖于服务器,其本身是硬件的堆叠,不带有任何存储 *** 作系统。
DAS的适用环境为:
1) 服务器在地理分布上很分散,通过SAN(存储区域网络)或NAS(网络直接存储)在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子); 2) 存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”)上时; 3) 包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储器上,群件应用和一些邮件服务也包括在内。 典型DAS结构如图所示: 典型DAS结构如图所示
对于多个服务器或多台PC的环境,使用DAS方式设备的初始费用可能比较低,可是这种连接方式下,每台PC或服务器单独拥有自己的存储磁盘,容量的再分配困难;对于整个环境下的存储系统管理,工作烦琐而重复,没有集中管理解决方案。所以整体的拥有成本(TCO)较高。目前DAS基本被NAS所代替。下面是DAS与NAS的比较。 DAS与NAS的比较图
网络存储设备(NAS):NAS 是一种采用直接与网络介质相连的特殊设备实现数据存储的机制。由于这些设备都分配有 IP 地址,所以客户机通过充当数据网关的服务器可以对其进行存取访问,甚至在某些情况下,不需要任何中间介质客户机也可以直接访问这些设备。
NAS网络存储器
1 最大存储容量
最存储大存储容量是指NAS存储设备所能存储数据容量的极限,通俗的讲,就是NAS设备能够支持的最大硬盘数量乘以单个硬盘容量就是最大存储容量。这个数值取决于NAS设备的硬件规格。不同的硬件级别,适用的范围不同,存储容量也就有所差别。通常,一般小型的NAS存储设备会支持几百GB的存储容量,适合中小型公司作为存储设备共享数据使用,而中高档的NAS设备应该支持T级别的容量(1T=1000G)。
2 处理器
同普通电脑类似,NAS产品也都具有自己的处理器(CPU)系统,来协调控制整个系统的正常运行。其采用的处理器也常常与台式机或服务器的CPU大体相同。目前主要有以下几类。 (1)Intel系列处理器 (4)AMD系列处理器 (5)PA-RISC型处理器 (6)PowerPC处理器 (7)MIPS处理器 一般针对中小型公司使用NAS产品采用AMD的处理器或Intel PIII/PIV等处理器。而大规模应用的NAS产品则使用Intel Xeon处理器、或者RISC型处理器等。但是也不能一概而论,视具体应用和厂商规划而定。
3 内存
NAS从结构上讲就是一台精简型的电脑,每台NAS设备都配备了一定数量的内存,而且大多用户以后可以扩充。在NAS设备中,常见的内存类型由SDRAM(同步内存)、FLASH(闪存)等。不同的NAS产品出厂时配备的内存容量不同,一般为几十兆到数GB(1GB=1000MB)容量不等,这取决于NAS产品的应用范围,一般来讲,应用在小规模的局域网当中的NAS,如果只是应付几台设备的访问,64M以下内存容量即可。如果是上百个节点以上的访问,就得需要上G容量的内存。当然,这不是绝对的因素,NAS产品的综合性能发挥还取决于它的处理器能力、硬盘速度及其网络实际环境等因素的制约。总之,选购NAS产品时,应该综合考虑各个方面的性能参数。
4 接口
NAS产品的外部接口比较简单,由于只是通过内置网卡与外界通讯,所以一般只具有以太网络接口,通常是RJ45规格,而这种接口网卡一般都是100M网卡或1000M网卡。另外,也有部分NAS产品需要与SAN(存储区域网络)产品连接提供更为强大的功能,所以也可能会有FC(Fiber Channel光纤通道)接口。
5 预置软件系统
预制 *** 作系统是指NAS产品出厂时随机带的 *** 作系统或者管理软件。目前NAS产品一般带有以下几种系统软件。 精简的WINDOWS2000系统 这类系统只是保留了WINDOWS2000 SERVER系统核心网络中最重要的部分,能够驱动NAS产品正常工作。我们可以把它理解为WINDOWS2000的“精简版”。 FreeBSD嵌入式系统 FreeBSD是类UNIX系统,在网络应用方面具备极其优异的性能。 Linux嵌入式系统 Linux系统类似于UNIX *** 组系统,但相比之下具有界面友好、内核升级迅速等特点。常常用来作为电器等产品的嵌入式控制系统。
6 网络管理
网络管理,是指网络管理员通过网络管理程序对网络上的资源进行集中化管理的 *** 作,包括配置管理、性能和记账管理、问题管理、 *** 作管理和变化管理等。一台设备所支持的管理程度反映了该设备的可管理性及可 *** 作性。 一般的网络满足SNMP MIB I / MIB II统计管理功能。常见的网络管理方式有以下几种: (1)SNMP管理技术 (2)RMON管理技术 (3)基于WEB的网络管理 SNMP是英文“Simple Network Management Protocol”的缩写,中文意思是“简单网络管理协议”。SNMP首先是由Internet工程任务组织(Internet Engineering Task Force)(IETF)的研究小组为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的。 SNMP是目前最常用的环境管理协议。SNMP被设计成与协议无关,所以它可以在IP,IPX,AppleTalk,OSI以及其他用到的传输协议上被使用。SNMP是一系列协议组和规范(见下表),它们提供了一种从网络上的设备中收集网络管理信息的方法。SNMP也为设备向网络管理工作站报告问题和错误提供了一种方法。 目前,几乎所有的网络设备生产厂家都实现了对SNMP的支持。领导潮流的SNMP是一个从网络上的设备收集管理信息的公用通信协议。设备的管理者收集这些信息并记录在管理信息库(MIB)中。这些信息报告设备的特性、数据吞吐量、通信超载和错误等。MIB有公共的格式,所以来自多个厂商的SNMP管理工具可以收集MIB信息,在管理控制台上呈现给系统管理员。 通过将SNMP嵌入数据通信设备,如交换机或集线器中,就可以从一个中心站管理这些设备,并以图形方式查看信息。目前可获取的很多管理应用程序通常可在大多数当前使用的 *** 作系统下运行,如Windows311、Windows95 、Windows NT和不同版本UNIX的等。 一个被管理的设备有一个管理代理,它负责向管理站请求信息和动作,代理还可以借助于陷阱为管理站提供站动提供的信息,因此,一些关键的网络设备(如集线器、路由器、交换机等)提供这一管理代理,又称SNMP代理,以便通过SNMP管理站进行管理。
7 网络协议
网络协议即网络中(包括互联网)传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相互交流是需要遵循一定的规矩一样,计算机之间的相互通信需要共同遵守一定的规则,这些规则就称为网络协议。 一台计算机只有在遵守网络协议的前提下,才能在网络上与其他计算机进行正常的通信。网络协议通常被分为几个层次,每层完成自己单独的功能。通信双方只有在共同的层次间才能相互联系。常见的协议有:TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。在局域网中用得的比较多的是IPX/SPX。用户如果访问Internet,则必须在网络协议中添加TCP/IP协议。 TCP/IP是“transmission Control Protocol/Internet Protocol”的简写,中文译名为传输控制协议/互联网络协议)协议, TCP/IP(传输控制协议/网间协议)是一种网络通信协议,它规范了网络上的所有通信设备,尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是INTERNET的基础协议,也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。在数据传送中,可以形象地理解为有两个信封,TCP和IP就像是信封,要传递的信息被划分成若干段,每一段塞入一个TCP信封,并在该信封面上记录有分段号的信息,再将TCP信封塞入IP大信封,发送上网。在接受端,一个TCP软件包收集信封,抽出数据,按发送前的顺序还原,并加以校验,若发现差错,TCP将会要求重发。因此,TCP/IP在INTERNET中几乎可以无差错地传送数据。 对普通用户来说,并不需要了解网络协议的整个结构,仅需了解IP的地址格式,即可与世界各地进行网络通信。 IPX/SPX是基于施乐的XEROX’S Network System(XNS)协议,而SPX是基于施乐的XEROX’S SPP(Sequenced Packet Protocol:顺序包协议)协议,它们都是由novell公司开发出来应用于局域网的一种高速协议。它和TCP/IP的一个显著不同就是它不使用ip地址,而是使用网卡的物理地址即(MAC)地址。在实际使用中,它基本不需要什么设置,装上就可以使用了。由于其在网络普及初期发挥了巨大的作用,所以得到了很多厂商的支持,包括microsoft等,到现在很多软件和硬件也均支持这种协议。 NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增强用户接口。它是NetBIOS协议的增强版本,曾被许多 *** 作系统采用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI协议在许多情形下很有用,是WINDOWS98之前的 *** 作系统的缺省协议。总之NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外,局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意,如果一台只装了TCP/IP协议的WINDOWS98机器要想加入到WINNT域,也必须安装NetBEUI协议。
8 网络文件协议
网络文件系统是基于网络的分布式文件系统,其文件系统树的各节点可以存在于不同的联网计算机甚至不同的系统平台上,可以用来提供跨平台的信息存储与共享。 当今最主要的两大网络文件系统是Sun提出的NFS(Network File System)以及由微软、EMC和NetApp提出的CIFS(Common Internet File System),前者主要用于各种Unix平台,后者则主要用于Windows平台,我们熟悉的“网上邻居”的文件共享方式就是基于CIFS系统的。其他著名的网络文件系统还有Novell公司的NCP(网络控制协议)、Apple公司的AFP以及卡内基-梅隆大学的Coda等,NAS的主要功能之一便是通过各种网络文件系统提供存储服务。
9 网络备份软件
目前在数据存储领域可以完成网络数据备份管理的软件产品主要有Legato公司的NetWorker、IBM公司 的Tivoli、Veritas公司 的NetBackup等。另外有些 *** 作系统,诸如Unix的tar/cpio、Windows2000/NT的Windows Backup、Netware的Sbackup也可以作为NAS的备份软件。
NetBackup
NetBackup是Veritas公司推出的适用于中型和大型的存储系统的备份软件,可以广泛的支持各种开放平台。另外该公司还推出了适合低端的备份软件Backup Exec。
NetWorker
NetWorker是Legato公司推出的备份软件,它适用于大型的复杂网络环境,具有各种先进的备份技术机制,广泛的支持各种开放系统平台。值得一提的是, NetWorker中的Cellestra技术第一个在产品上实现了Serverless Backup(无伺服器备份)的思想。
IBM Tivoli
IBM Tivoli是IBM公司推出的备份软件,与Veritas的NetBackup和Legato的NetWorker相比,Tivoli Storage Manager更多的适用于IBM主机为主的系统平台,其强大的网络备份功能可以胜任大规模的海量存储系统的备份需要。 此外,CA公司原来的备份软件ARCServe,在低端市场具有相当广泛的影响力。其新一代备份产品--BrightStor,定位直指中高端市场,也具有不错的性能。 选购备份软件时,应该根据不同的用户需要选择合适的产品,理想的网络备份软件系统应该具备以下功能:
集中式管理
网络存储备份管理系统对整个网络的数据进行管理。利用集中式管理工具的帮助,系统管理员可对全网的备份策略进行统一管理,备份服务器可以监控所有机器的备份作业,也可以修改备份策略,并可即时浏览所有目录。所有数据可以备份到同备份服务器或应用服务器相连的任意一台磁带库内。
全自动的备份
备份软件系统应该能够根据用户的实际需求,定义需要备份的数据,然后以图形界面方式根据需要设置备份时间表,备份系统将自动启动备份作业,无需人工干预。这个自动备份作业是可自定的,包括一次备份作业、每周的某几日、每月的第几天等项目。设定好计划后,备份作业就会按计划自动进行。
数据库备份和恢复
在许多人的观念里,数据库和文件还是一个概念。当然,如果你的数据库系统是基于文件系统的,当然可以用备份文件的方法备份数据库。但发展至今,数据库系统已经相当复杂和庞大,再用文件的备份方式来备份数据库已不适用。是否能够将需要的数据从庞大的数据库文件中抽取出来进行备份,是网络备份系统是否先进的标志之一。
在线式的索引
备份系统应为每天的备份在服务器中建立在线式的索引,当用户需要恢复时,只需点取在线式索引中需要恢复的文件或数据,该系统就会自动进行文件的恢复。
归档管理
用户可以按项目、时间定期对所有数据进行有效的归档处理。提供统一的Open Tape Format 数据存储格式从而保证所有的应用数据由一个统一的数据格式作为永久的保存,保证数据的永久可利用性。
有效的媒体管理
备份系统对每一个用于作备份的磁带自动加入一个电子标签,同时在软件中提供了识别标签的功能,如果磁带外面的标签脱落,只需执行这一功能,就会迅速知道该磁带的内容。
满足系统不断增加的需求
备份软件必须能支持多平台系统,当网络上连接上其它的应用服务器时,对于网络存储管理系统来说,只需在其上安装支持这种服务器的客户端软件即可将数据备份到磁带库或光盘库中。
10 网站浏览器支持
网站浏览器支持是指能否够通过WEB(就是>内存也叫主存,是PC系统存放数据与指令的半导体存储器单元,也叫主存储器(Main Memory),通常分为只读存储器(ROM-Read Only Memory)、随机存储器(RAM-Red Access Memory)和高速缓存存储器(Cache)。我们平常所指的内存条其实就是RAM,其主要的作用是存放各种输入、输出数据和中间计算结果,以及与外部存储器交换信息时做缓冲之用。 下面是结构: 1、PCB板 内存条的PCB板多数都是绿色的。如今的电路板设计都很精密,所以都采用了多层设计,例如4层或6层等,所以PCB板实际上是分层的,其内部也有金属的布线。理论上6层PCB板比4层PCB板的电气性能要好,性能也较稳定,所以名牌内存多采用6层PCB板制造。因为PCB板制造严密,所以从肉眼上较难分辩PCB板是4层或6层,只能借助一些印在PCB板上的符号或标识来断定。 2、金手指 的接触点是内存与主板内存槽接触的部分,数据就是靠它们来传输的,通常称为金手指。金手指是铜质导线,使用时间长就可能有氧化的现象,会影响内存的正常工作,易发生无法开机的故障,所以可以隔一年左右时间用橡皮擦清理一下金手指上的氧化物。 3、内存芯片 内存的芯片就是内存的灵魂所在,内存的性能、速度、容量都是由内存芯片组成的。 4、内存颗粒空位 5、电容 PCB板上必不可少的电子元件就是电容和电阻了,这是为了提高电气性能的需要。电容采用贴片式电容,因为内存条的体积较小,不可能使用直立式电容,但这种贴片式电容性能一点不差,它为提高内存条的稳定性起了很大作用。 6、电阻 电阻也是采用贴片式设计,一般好的内存条电阻的分布规划也很整齐合理。 7、内存固定卡缺口:内存插到主板上后,主板上的内存插槽会有两个夹子牢固的扣住内存,这个缺口便是用于固定内存用的。 8、内存脚缺口 内存的脚上的缺口一是用来防止内存插反的(只有一侧有),二是用来区分不同的内存,以前的SDRAM内存条是有两个缺口的,而DDR则只有一个缺口,不能混插。 9、SPD SPD是一个八脚的小芯片,它实际上是一个EEPROM可擦写存贮器,这的容量有256字节,可以写入一点信息,这信息中就可以包括内存的标准工作状态、速度、响应时间等,以协调计算机系统更好的工作。从PC100时代开始,PC100规准中就规定符合PC100标准的内存条必须安装SPD,而且主板也可以从SPD中读取到内存的信息,并按SPD的规定来使内存获得最佳的工作环境。
回答人的补充 2009-05-22 11:35
内存工作原理1内存寻址 首先,内存从CPU获得查找某个数据的指令,然后再找出存取资料的位置时(这个动作称为“寻址”),它先定出横坐标(也就是“列地址”)再定出纵坐标(也就是“行地址”),这就好像在地图上画个十字标记一样,非常准确地定出这个地方。对于电脑系统而言,找出这个地方时还必须确定是否位置正确,因此电脑还必须判读该地址的信号,横坐标有横坐标的信号(也就是RAS信号,Row Address Strobe)纵坐标有纵坐标的信号(也就是CAS信号,Column Address Strobe),最后再进行读或写的动作。 2内存传输 为了储存资料,或者是从内存内部读取资料,CPU都会为这些读取或写入的资料编上地址(也就是我们所说的十字寻址方式),这个时候,CPU会通过地址总线(Address Bus)将地址送到内存,然后数据总线(Data Bus)就会把对应的正确数据送往微处理器,传回去给CPU使用。 3存取时间 存取时间,指的是CPU读或写内存内资料的过程时间,也称为总线循环(bus cycle)。以读取为例,从CPU发出指令给内存时,便会要求内存取用特定地址的特定资料,内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU,一直到CPU收到数据为止,便成为一个读取的流程。因此,这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令,内存回复指令,并丢出资料给CPU的过程。我们常说的6ns(纳秒,秒-9)就是指上述的过程所花费的时间,而ns便是计算运算过程的时间单位。我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度,比如6ns的内存实际频率为1/6ns=166MHz(如果是DDR就标DDR333,DDR2就标DDR2 667)。

分类: 社会民生
解析:

计算机的内部构成及其工作原理

1 计算机的中央处理单元(CPU)

<1> CPU的结构

CPU是计算机的核心组件.可以分为如下3部分:
>算术单元

>控制单元

>存储单元

<2> CPU的工作原理与性能

CPU的主要性能指标:

>主频

主频=倍频X外频

>内存总线速度

指CPU与二级高速缓存和内存之间的工作频率

>工作电压

工作电压指的是CPU正常工作时所需的电压.

>CPU指令集

MMX(多媒体扩展指令集) SSE(数据流单指令多数据扩展) 3DNOW!

>CPU的整数与浮点性能

>一级高速缓存

>二级高速缓存

指CPU外部的高速缓存.用于弥补CPU和其他计算机部件之间的巨大的速度差异,从而使计算机系统的运行更有效率.

>制造工艺

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2 计算机的存储设备

<1>计算机存储设备介绍

ROM--只读式内存.用于存储重要的或机密的数据.此种类型的内存只能读取,不允许擦写.

RAM--随机存取内存.电脑断电后,这些存储的数据将全部丢失.

<2>内存

>RAM工作原理

RAM不能永久性存储数据,此类内存就是人们常说的”内存”.它能暂时存储程序运行时需要使用的数据或信息.

当计算机系统读取程序时,它会先读取一部分数据到电脑的RAM中,以供程序运行时使用.在这里用户可以按照自己的意愿运行程序,数据的 *** 作都在RAM中运行.

>RAM设备的介绍与技术指标

SDRAM同步动态随机存储器.

DDR SDRAM

双数据速度SDRAM,这是采用了最新内存技术而推出的产品.与SDRMA不同点在于:

DDR在一次标准 *** 作中进行两次数据处理与传输

SDRAM在一次标准 *** 作中只能进行一次数据处理与传输

<3>ROM与EPROM的介绍与工作原理

ROM常用于存储电脑的重要信息.与不同的是,存储在ROM中的数据是永久的.即使电脑关机后,保存在ROM中的数据也不会丢失.

EPROM--可擦写可编程的ROM.存储在ROM中的数据需要被抹去或进行重新写入时,可使用EPROM.


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