块存储设备知识详解.doc
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1、块存储设备知识详解块存储设备互联网越来越发达,网速越来越快(管制也越来越严),很多事情都可以通过联网解决。很多存储行业商家也get到了这个点。下图是个极简的模型,商家存储设备(黑盒子),用户一个笔记本电脑,通过TCP/IP承载的iSCSI协议,对于Linux用户,可以看到一个块设备/dev/sdax,就像使用本地硬盘(如/dev/sda)一样,可以对其进行分区,格式化为文件系统,亦或直接裸设备读写。图9 块存储设备对于用户,这就够了,着实方便,付钱就行。对于一个有追求的码农,我们是有必要看看这个黑盒子里面是什么。下图是黑盒子里面的东西,再次强调,包括本文之前或之后的插图及描述,都是十分宏观的。
2、篇幅有限不能说的太细,符合本文主旨;另外,说的太细就会和具体商家产品很像,咱不能那么干。抛开硬件、驱动、OS等,直接看软件逻辑,首先将系统上的硬盘组成多个RAID,如何组,组成哪种RAID,哪几块盘组成RAID等等,这些都是可以通过管理员配置。有人问了(对,还是前面问问题的那个人):“就一个RAID行不行?”可以,但是有风险,如果一个盘出现故障,RAID就暂时不能提供服务了,整个系统所有用户会受到影响。如果组成多个RAID,那么,仅仅有故障盘的RAID暂时无法服务,其它RAID是可以继续工作,不至于影响所有用户。套用某相声表演艺人的话说,用户就是衣食父母。继续看图,软件对下要管理RAID,对上
3、要为用户提供服务,它给用户提供的是LUN(全称是Logical Unit Number,也就是逻辑单元号),当然啦,用户(人)不必去理解什么是LUN,就如上面所说,顶多是一个/dev/sdax,LUN是软件、协议层面的东西。怎么理解呢?每个LUN关联了一组物理存储资源,你拥有了这个LUN,就拥有了这组物理存储资源,凡是使用物理存储资源,需要提供你的LUN ID。有过编程经验的人很容易理解,十分类似一个文件或socket句柄。客户端(这里不使用用户这个词,这里偏只程序)对LUN的读写,至少需要提供”LUN ID+R/W+Offset+Length+data”这些信息。为什么需要LUN,而不是把R
4、AID直接“丢给”用户?图10 块存储设备内部因为每个用户的需求是不一样。码农李二狗,全部身家800G代码,做开发的时候谷歌一下然后复制粘贴来的。某宅男,拥有海量高清大片,4TB+不在话下。按照图10,我们可以给李二狗分配LUN 1,给某宅男分配LUN 2。软件逻辑层负责做映射,事实上,一个LUN可以映射到多个RAID,多个LUN也可以映射到一个RAID上(不常用,因为RAID故障影响多个用户),用户数据都会准确的保存到属于该LUN的物理存储资源中,不会出现张冠李戴的情况。当用户需求改变的时候,如李二狗也开始收集高清大片了,需要的空间就大了,那么可以将LUN1资源进行扩充,十分灵活。最后,LU
5、N的大小和该LUN所映射的物理存储资源大小以及用户查看/dev/sdax的大小是一致的。带文件系统的存储设备其实在大多数场景,用户都是将设备格式化成某个文件系统使用。那么设备厂商就对用户说:“我有一个办法,你们可以不用自己格式化,我直接提供一个文件系统,直接mount就行了,NFS,简单吧。”“好啊!好啊!”“不过,得加钱。”“”商业上的事我们先不管,看下图。用户交好钱,被告知一个地址,直接mount到本地,确实方便。图11 带文件系统的存储设备这回,黑盒子里面又是什么东西呢?图12 带文件系统的存储设备看图之后,是不是和我一样的感觉?MMP奸商。 就多了一个文件系统层,内部格式化LUN,然后
6、就多收了不少钱。如果你以为只有这些就错了!我们假设,你付费买了1TB的空间,服务商是没有真的给你预留1TB物理存储资源的,当你用的时候,再去申请物理存储资源。你很愤愤,就存满1TB,此时你以为真的消耗服务商1TB物理存储资源了?不见得!有可能只消耗了0.8TB甚至更少。抛开商业成见,但从技术角度来看,这里有两个技术需要提到压缩 和 去重,这在文件系统层面很容易做到。压缩(Compress)您可能知道,文件系统在进行IO时候是以一定大小数据块(block)为单位进行的,以4KB为例。压缩也是以这个数据块为单位,在写入磁盘之前进行压缩,原本4KB的数据,压缩之后可能就变成2KB,多个压缩之后的数据
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