大话存储：存储系统底层架构原理极限剖析 终极版
作者：张冬
出版时间：2015年版
内容简介
网络存储是一个涉及计算机硬件以及网络协议/技术、操作系统以及专业软件等各方面综合知识的领域。目前国内阐述网络存储的书籍少之又少，大部分是国外作品，对存储系统底层细节的描述不够深入，加之术语太多，初学者很难真正理解网络存储的精髓。《大话存储·终极版：存储系统底层架构原理极限剖析》以特立独行的行文风格向读者阐述了整个网络存储系统。从硬盘到应用程序，对这条路径上的每个节点，作者都进行了阐述。书中内容涉及：计算机IO基本概念，硬盘物理结构、盘片数据结构和工作原理，七种常见RAID原理详析以及性能细节对比，虚拟磁盘、卷和文件系统原理，磁盘阵列系统，OSI模型，FC协议，众多磁盘阵列架构等。另外，本书囊括了存储领域几乎所有的新兴技术，比如机械磁盘、SSD、FC/SAS协议、HBA卡、存储控制器、集群存储系统、FC SAN、NAS、iSCSI、FCoE、快照、镜像、虚拟化、同步/异步远程复制、Thin Provision自动精简配置、VTL虚拟磁带库、数据容灾、应用容灾、业务容灾、性能优化、存储系统IO路径、云计算与云存储等。其中每一项技术作者都进行了建模和分析，旨在帮助读者彻底理解每一种技术的原理和本质。本书结尾，作者精心总结和多年来在论坛以及各大媒体发表的帖子内容，超过一百条的问与答，这些内容都是与实际紧密结合的经验总结，颇具参考价值。《大话存储·终极版：存储系统底层架构原理极限剖析》第一版于2008年出版，受到业界一致肯定，历经6年技术沉淀重装出版。《大话存储·终极版：存储系统底层架构原理极限剖析》适合初入存储行业的研发人员、技术工程师、售前工程师和销售人员阅读，同时适合资深存储行业人士用以互相切磋交流提高。另外，网络工程师、网管、服务器软硬件开发与销售人员、Web开发者、数据库开发者以及相关专业师生等也非常适合阅读《大话存储·终极版：存储系统底层架构原理极限剖析》。
目录
第1章 混沌初开–存储系统的前世今生
1.1 存储历史
1.2 信息、数据和数据存储
1.2.1 信息
1.2.2 什么是数据
1.2.3 数据存储
1.3 用计算机来处理信息、保存数据
第2章 IO大法–走进计算机IO世界
2.1 IO的通路–总线
2.2 计算机内部通信
2.2.1 IO总线是否可以看作网络
2.2.2 CPU、内存和磁盘之间通过网络来通信
2.3 网中之网
第3章 磁盘大挪移–磁盘原理与技术详解
3.1 硬盘结构
3.1.1 盘片上的数据组织
3.1.2 硬盘控制电路简介
3.1.3 磁盘的IO单位
3.2 磁盘的通俗演绎
3.3 磁盘相关高层技术
3.3.1 磁盘中的队列技术
3.3.2 无序传输技术
3.3.3 几种可控磁头扫描方式概论
3.3.4 关于磁盘缓存
3.3.5 影响磁盘性能的因素
3.4 硬盘接口技术
3.4.1 IDE硬盘接口
3.4.2 SATA硬盘接口
3.5 SCSI硬盘接口
3.6 磁盘控制器、驱动器控制电路和磁盘控制器驱动程序
3.6.1 磁盘控制器
3.6.2 驱动器控制电路
3.6.3 磁盘控制器驱动程序
3.7 内部传输速率和外部传输速率
3.7.1 内部传输速率
3.7.2 外部传输速率
3.8 并行传输和串行传输
3.8.1 并行传输
3.8.2 串行传输
3.9 磁盘的IOPS和传输带宽（吞吐量）
3.9.1 IOPS
3.9.2 传输带宽
3.10 固态存储介质和固态硬盘
3.10.1 SSD固态硬盘的硬件组成
3.10.2 从Flash芯片读取数据的过程
3.10.3 向Flash芯片中写入数据的过程
3.10.4 Flash芯片的通病
3.10.5 NAND与NOR
3.10.6 SSD给自己开的五剂良药
3.10.7 SSD如何处理Cell损坏
3.10.8 SSD的前景
3.11 Memblaze闪存产品介绍
3.11.1 技术能力
3.11.2 产品能力
3.12 小结：网中有网，网中之网
第4章 七星北斗–大话/详解七种RAID
4.1 大话七种RAID武器
4.1.1 RAID 0阵式
4.1.2 RAID 1阵式
4.1.3 RAID 2阵式
4.1.4 RAID 3阵式
4.1.5 RAID 4阵式
4.1.6 RAID 5阵式
4.1.7 RAID 6阵式
4.2 七种RAID技术详解
4.2.1 RAID 0技术详析
4.2.2 RAID 1技术详析
4.2.3 RAID 2技术详析
4.2.4 RAID 3技术详析
4.2.5 RAID 4技术详析
4.2.6 RAID 5技术详析
4.2.7 RAID 6技术详析
第5章 降龙传说–RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
5.1 操作系统中RAID的实现和配置
5.1.1 Windows Server 2003高级磁盘管理
5.1.2 Linux下软RAID配置示例
5.2 RAID卡
5.3 磁盘阵列
5.3.1 RAID 50
5.3.2 RAID 10和RAID 01
5.4 虚拟磁盘
5.4.1 RAID组的再划分
5.4.2 同一通道存在多种类型的RAID组
5.4.3 操作系统如何看待逻辑磁盘
5.4.4 RAID控制器如何管理逻辑磁盘
5.5 卷管理层
5.5.1 有了逻辑盘就万事大吉了么？
5.5.2 深入卷管理层
5.5.3 Linux下配置LVM实例
5.5.4 卷管理软件的实现
5.5.5 低级VM和高级VM
5.5.6 VxVM卷管理软件配置简介
5.6 大话文件系统
5.6.1 成何体统–没有规矩的仓库
5.6.2 慧眼识人–交给下一代去设计
5.6.3 无孔不入–不浪费一点空间
5.6.4 一箭双雕–一张图解决两个难题
5.6.5 宽容似海–设计也要像心胸一样宽
5.6.6 老将出马–权威发布
5.6.7 一统江湖–所有操作系统都在用
5.7 文件系统中的IO方式
第6章 阵列之行–大话磁盘阵列
6.1 初露端倪–外置磁盘柜应用探索
6.2 精益求精–结合RAID卡实现外置磁盘阵列
6.3 独立宣言–独立的外部磁盘阵列
6.4 双龙戏珠–双控制器的高安全性磁盘阵列
6.5 龙头凤尾–连接多个扩展柜
6.6 锦上添花–完整功能的模块化磁盘阵列
6.7 一脉相承–主机和磁盘阵列本是一家
6.8 天罗地网–SAN
第7章 熟读宝典–系统与系统之间的语言OSI
7.1 人类模型与计算机模型的对比剖析
7.1.1 人类模型
7.1.2 计算机模型
7.1.3 个体间交流是群体进化的动力
7.2 系统与系统之间的语言–OSI初步
7.3 OSI模型的七个层次
7.3.1 应用层
7.3.2 表示层
7.3.3 会话层
7.3.4 传输层
7.3.5 网络层
7.3.6 数据链路层
7.3.7 物理层
7.4 OSI与网络
第8章 勇破难关–Fibre Channel协议详解
8.1 FC网络–极佳的候选角色
8.1.1 物理层
8.1.2 链路层
8.1.3 网络层
8.1.4 传输层
8.1.5 上三层
8.1.6 小结
8.2 FC协议中的七种端口类型
8.2.1 N端口和F端口
8.2.2 L端口
8.2.3 NL端口和FL端口
8.2.4 E端口
8.2.5 G端口
8.3 FC适配器
8.4 改造盘阵前端通路–SCSI迁移到FC
8.5 引入FC之后
8.6 多路径访问目标
8.7 FC交换网络节点4次Login过程简析
第9章 天翻地覆–FC协议的巨大力量
9.1 FC交换网络替代并行SCSI总线的必然性
9.1.1 面向连接与面向无连接
9.1.2 串行和并行
9.2 不甘示弱–后端也升级换代为FC
9.3 FC革命–完整的盘阵解决方案
9.3.1 FC磁盘接口结构
9.3.2 一个磁盘同时连入两个控制器的Loop中
9.3.3 共享环路还是交换–SBOD芯片级详解
9.4 SAS大革命
9.4.1 SAS物理层
9.4.2 SAS链路层
9.4.3 SAS网络层
9.4.4 SAS传输层和应用层
9.4.5 SAS的应用设计和实际应用示例
9.4.6 SAS目前的优势和面临的挑战
9.5 中高端磁盘阵列整体架构简析
9.5.1 IBM DS4800和DS5000控制器架构简析
9.5.2 NetApp FAS系列磁盘阵列控制器简析
9.5.3 IBM DS8000简介
9.5.4 富士通ETERNUS DX8000磁盘阵列控制器结构简析
9.5.5 EMC公司Clariion CX/CX3及DMX系列盘阵介绍
9.5.6 HDS公司AMS2000和USP系列盘阵介绍
9.5.7 HP公司MSA2000和EVA8000存储系统架构简介
9.5.8 传统磁盘阵列架构总结
9.6 磁盘阵列配置实践
9.6.1 基于IBM的DS4500盘阵的配置实例
9.6.2 基于EMC的CX700磁盘阵列配置实例
9.7 HBA卡逻辑架构详析与SAN Boot示例
9.7.1 HBA卡逻辑架构
9.7.2 支持Boot的HBA卡访问流程
9.8 国产中高端FC磁盘阵列
9.8.1 Infortrend中低端ESDS系列存储系统
9.8.2 Infortrend中高端ESVA系列存储系统
9.8.3 Infortrend存储软件特性及配置界面
9.9 小结
第10章 三足鼎立–DAS、SAN和NAS
10.1 NAS也疯狂
10.1.1 另辟蹊径–乱谈NAS的起家
10.1.2 双管齐下–两种方式访问的后端存储网络
10.1.3 万物归一–网络文件系统
10.1.4 美其名曰–NAS
10.2 龙争虎斗–NAS与SAN之争
10.2.1 SAN快还是NAS快
10.2.2 SAN好还是NAS好
10.2.3 与SAN设备的通信过程
10.2.4 与NAS设备的通信过程
10.2.5 文件提供者
10.2.6 NAS的本质
10.3 DAS、SAN和NAS
10.4 最终幻想–将文件系统语言承载于FC网络传输
10.5 长路漫漫–存储系统架构演化过程
10.5.1 第一阶段：全整合阶段
10.5.2 第二阶段：磁盘外置阶段
10.5.3 第三阶段：外部独立磁盘阵列阶段
10.5.4 第四阶段：网络化独立磁盘阵列阶段
10.5.5 第五阶段：瘦服务器主机、独立NAS阶段
10.5.6 第六阶段：全分离式阶段
10.5.7 第七阶段：统一整合阶段
10.5.8 第八阶段：迅速膨胀阶段
10.5.9 第九阶段：收缩阶段
10.5.10 第十阶段：强烈坍缩阶段
10.6 泰山北斗–NetApp的NAS产品
10.6.1 WAFL配合RAID 4
10.6.2 Data ONTAP利用了数据库管理系统的设计
10.6.3 利用NVRAM来记录操作日志
10.6.4 WAFL从不覆写数据
10.7 初露锋芒–BlueArc公司的NAS产品
10.8 宝刀未老–Infortrend公司NAS产品
第11章 大师之作–大话以太网和TCP/IP协议
11.1 共享总线式以太网
11.1.1 连起来
11.1.2 找目标
11.1.3 发数据
11.2 网桥式以太网
11.3 交换式以太网
11.4 TCP/IP协议
11.4.1 TCP/IP协议中的IP
11.4.2 IP的另外一个作用
11.4.3 TCP/IP协议中的TCP和UDP
11.5 TCP/IP和以太网的关系
第12章 异军突起–存储网络的新军IP SAN
12.1 横眉冷对–TCP/IP与FC
12.2 自叹不如–为何不是以太网+TCP/IP
12.3 天生我才必有用–攻陷Disk SAN阵地
12.4 iSCSI交互过程简析
12.4.1 实例一：初始化磁盘过程
12.4.2 实例二：新建一个文本文档
12.4.3 实例三：文件系统位图
12.5 iSCSI磁盘阵列
12.6 IP SAN
12.7 增强以太网和TCP/IP的性能
12.8 FC SAN节节败退
12.9 iSCSI配置应用实例
12.9.1 第一步：在存储设备上创建LUN
12.9.2 第二步：在主机端挂载LUN
12.10 iSCSI卡Boot配置示例
12.11 10Gb以太网的威力初显
12.12 小结
第13章 握手言和–IP与FC融合的结果
13.1 FC的窘境
13.2 协议融合的迫切性
13.3 网络通信协议的四级结构
13.4 协议融合的三种方式
13.5 Tunnel和Map融合方式各论
13.5.1 Tunnel方式
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