100个存储基础知识

于 2025-04-24 07:00:00 发布
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‌一、存储基本概念‌

  1. 存储的定义：数据保存的物理媒介和方式‌

  2. 存储架构演进：主机+硬盘 → DAS → SAN → NAS‌

  3. 存储核心功能：数据持久化、共享、保护及快速访问‌

  4. 存储性能参数：IOPS、吞吐量、延迟、容量‌

  5. 存储系统的组成：控制器、缓存、存储介质、接口‌

  6. 存储网络的三种形态：DAS、SAN、NAS‌

  7. 存储虚拟化：将物理资源抽象为逻辑资源‌

  8. 存储控制器功能：数据转发、RAID管理、指令处理‌

  9. 存储缓存作用：加速数据读写，减少磁盘访问‌

  10. 存储介质分类：机械硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）、磁带‌

‌二、存储架构技术‌

  1. DAS‌：通过SCSI/光纤直连服务器，无法共享‌

  2. ‌SAN‌：支持块数据传输，含FC SAN和IP SAN‌

  3. ‌NAS‌：基于文件级协议（NFS/CIFS），支持共享‌

  4. ‌统一存储‌：同时支持块、文件、对象存储‌

  5. ‌分布式存储‌：横向扩展（Scale-out）架构，支持海量数据‌

  6. ‌全闪存阵列‌：基于SSD的高性能存储系统‌

  7. ‌超融合架构‌：计算与存储资源融合部署‌

  8. ‌对象存储‌：基于元数据管理，适合非结构化数据‌

  9. ‌云存储‌：通过互联网提供存储服务（如S3）‌

  10. ‌存储双活‌：跨站点数据同步，保障业务连续性‌

‌三、存储介质‌

  1. HDD结构‌：盘片、磁头、主轴电机、控制器‌

  2. ‌HDD性能指标‌：转速（RPM）、寻道时间、传输速率‌

  3. ‌SSD组成‌：控制单元、闪存芯片（NAND Flash）‌

  4. ‌SSD优势‌：低延迟、高IOPS、抗震动‌

  5. ‌NVMe协议‌：专为SSD设计的高性能接口协议

  6. ‌SATA/SAS接口‌：HDD常用接口类型‌

  7. ‌磁带存储‌：低成本、高容量，适合冷数据备份‌

  8. ‌3D NAND技术‌：通过堆叠提升SSD容量‌

  9. ‌存储介质寿命‌：SSD受写入次数限制，HDD受机械损耗影响‌

  10. ‌混合存储‌：SSD+HDD组合，平衡性能与成本‌

‌四、RAID技术‌

  1. RAID定义‌：通过磁盘冗余提升性能与可靠性‌

  2. ‌RAID 0‌：条带化，提升性能但无冗余‌

  3. ‌RAID 1‌：镜像，100%冗余，容量利用率低‌

  4. ‌RAID 5‌：分布式校验，兼顾性能与冗余‌

  5. ‌RAID 6‌：双校验，允许两块磁盘故障‌

  6. ‌RAID 10‌：镜像+条带化，高性能高可靠‌

  7. ‌RAID 2.0‌：虚拟化块管理，支持快速重构‌

  8. ‌RAID写惩罚‌：不同RAID级别的写入放大效应‌

  9. ‌热备盘‌：自动替换故障盘的冗余磁盘‌

  10. ‌JBOD‌：简单磁盘捆绑，无冗余‌

‌五、存储网络协议‌

  1. SCSI协议‌：块存储标准协议，用于DAS/SAN‌

  2. ‌FC协议‌：高速低延迟的光纤通道协议‌

  3. ‌iSCSI‌：基于TCP/IP的SCSI协议，成本低‌

  4. ‌FCoE‌：融合以太网承载FC协议‌

  5. ‌NFS‌：UNIX/Linux系统文件共享协议‌

  6. ‌CIFS/SMB‌：Windows系统文件共享协议‌

  7. ‌FTP/HTTP‌：非结构化数据传输协议‌

  8. ‌NVMe over Fabrics‌：扩展NVMe到远程存储‌

  9. ‌存储网络拓扑‌：点对点、交换式、网状‌

  10. ‌MPIO（多路径IO）‌：提升链路冗余与负载均衡‌

‌六、存储性能优化‌

  1. ‌IOPS计算‌：磁盘转速、寻道时间、队列深度‌

  2. ‌吞吐量计算‌：带宽 = IOPS × 数据块大小‌

  3. ‌延迟组成‌：寻道时间 + 旋转延迟 + 传输时间‌

  4. ‌缓存策略‌：读写缓存比例、预取算法‌

  5. ‌QoS机制‌：限制带宽/IOPS，保障关键业务‌

  6. ‌数据压缩‌：减少存储空间占用，提升传输效率‌

  7. ‌重复数据删除‌：消除冗余数据，节省容量‌

  8. ‌快照技术‌：瞬时数据副本，支持快速恢复‌

  9. ‌分层存储‌：热数据存SSD，冷数据存HDD/磁带‌

  10. ‌缓存镜像‌：防止缓存数据丢失‌

‌七、数据保护与容灾‌

  1. ‌RTO（恢复时间目标）‌：业务中断允许的最大恢复时间‌

  2. ‌RPO（恢复点目标）‌：数据丢失允许的最大时间窗口‌

  3. ‌备份类型‌：全量、增量、差异备份‌

  4. ‌CDP（持续数据保护）‌：实时记录数据变化‌

  5. ‌复制技术‌：同步复制（零RPO）、异步复制‌

  6. ‌双活数据中心‌：跨站点负载均衡与故障切换‌

  7. ‌快照与克隆‌：快速创建数据副本‌

  8. ‌纠删码‌：分布式存储中的数据冗余技术‌

  9. ‌磁带库‌：低成本长期归档方案‌

  10. ‌虚拟磁带库（VTL）‌：模拟磁带库的磁盘备份系统‌

‌八、存储管理‌

  1. LUN（逻辑单元号）‌：SAN中逻辑磁盘划分‌

  2. ‌卷管理‌：动态扩展、收缩、迁移存储空间‌

  3. ‌存储资源池化‌：整合物理设备为逻辑资源池‌

  4. ‌自动精简配置‌：按需分配存储空间‌

  5. ‌存储监控指标‌：带宽、IOPS、延迟、缓存命中率‌

  6. ‌存储迁移工具‌：在线数据迁移技术‌

  7. ‌存储加密‌：静态数据加密（如AES）‌

  8. ‌存储多租户‌：隔离不同用户的数据与性能‌

  9. ‌存储审计‌：记录访问日志，满足合规要求‌

  10. ‌存储自动化‌：通过API/SDK实现运维自动化‌

‌九、新兴存储技术‌

  1. ‌软件定义存储（SDS）‌：解耦硬件与软件功能‌

  2. ‌NVMe协议‌：替代AHCI，提升SSD性能‌

  3. ‌持久内存（PMEM）‌：接近内存速度的非易失存储‌

  4. ‌存储类内存（SCM）‌：如Intel Optane‌

  5. ‌边缘存储‌：分布式架构下的边缘节点存储‌

  6. ‌AI驱动的存储‌：智能预测负载与故障‌

  7. ‌量子存储‌：基于量子态的数据存储（理论阶段）‌

  8. ‌DNA存储‌：利用生物分子存储数据（实验阶段）‌

  9. ‌存储即代码（Storage as Code）‌：IaC理念在存储中的应用‌

  10. ‌绿色存储‌：低功耗设计与环保材料‌

‌十、典型应用场景‌

  1. 数据库存储‌：低延迟、高IOPS需求（如OLTP）‌

  2. ‌大数据分析‌：高吞吐、横向扩展（如HDFS）‌

  3. ‌虚拟化平台‌：支持多虚拟机并发访问‌

  4. ‌视频监控‌：高吞吐、大容量归档‌

  5. ‌云计算‌：弹性扩展、多租户隔离‌

  6. ‌AI训练‌：高带宽、低延迟存储‌

  7. ‌容灾备份‌：跨地域数据复制与恢复‌

  8. ‌边缘计算‌：本地化存储减少延迟‌

  9. ‌归档存储‌：低成本、高密度介质（如磁带）‌

  10. ‌超算中心‌：并行文件系统（如Lustre、GPFS）‌

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