MyCollege.Net中資料庫伺服器安裝部署

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伺服器|資料|資料庫 MyCollege.Net中資料庫伺服器安裝部署

目錄



一. 前言…………………………………………………………………………1



二. 應用意義……………………………………………………………………1



三. 相關技術……………………………………………………………………2



四. 系統配置……………………………………………………………………6



五. 系統特點……………………………………………………………………8



六. 小結…………………………………………………………………………9























































摘要

該系統採用SAN儲存技術應用於資料庫伺服器,以提高訪存速度的方式來提高系統的整體速度,並為系統提供廣闊的擴充空間。

This system, which use SAN storage technic,used in this system’s database server to improve the system’s speed.It provides the system a wide expand area.

關鍵詞 SAN,磁碟陣列,RAID

一. 前言

該系統包括使用者統一身分識別驗證系統和公用資源管理系統,其中身分識別驗證系統主要是儲存使用者登入的使用者名稱和密碼資訊,主要涉及到的是資料庫的查詢操作,不會存在一個資訊被多個使用者訪問的情況,只有在多個使用者同時登入的時候才對資料的訪問速度要求不是很高。公用資源管理系統儲存學生的學號、姓名、選課資訊等,還包括教師的一些相關資訊,除了很可能出現的多使用者對整個系統的訪問的情況外,還有可能出現多個使用者對其中一個學生或者教師的資訊的訪問,對存放裝置的訪問速度、回應時間的要求相當高。並且這兩個系統的資料影響到學生和教師的切身的利益,意外的資料丟失或者破壞都會對使用者的利益造成不可預料的影響,甚至會導致學校的管理的混亂等嚴重後果,所以資料的安全性及其的重要。同時由於諸如新生的入校等造成註冊資訊的增多等,對儲存容量就有更高的要求,所以系統的擴充空間成為一個值得考慮的問題,因此我們採取具有高讀寫速度、高擴充性的SAN儲存系統。

二. 應用意義

SAN儲存系統用於對資料存放區量大,讀寫速度快、即時性要求高的電腦系統中,對提高整個系統的效能起到了極其重要的作用。該系統採用把磁碟陣列通過控制器後,作為本地硬碟,然後再把在這些“本地硬碟”共用,要讀取陣列的資料的伺服器(工作站)把這些盤衍射到本地硬碟,在讀取資料的時候,磁碟陣列的資料就從光纖交換器通過光纖直接傳輸到相應的伺服器(工作站)。由於是採用光纖直接傳輸,速度快,並且是每個伺服器(工作站)都是專門的光纖傳輸,不會因為其他的工作站或者伺服器的讀寫而影響該工作站(伺服器)對磁碟陣列資料的讀寫,即時性很高、傳輸速度也穩定。讀取資料過程由磁碟陣列控制器完成,大大減輕了伺服器的負擔,讓伺服器能做其他更為重要的工作。

三. 相關技術

所用到的技術主要是磁碟陣列原理:

磁碟陣列的技術:磁碟陣列是把多個磁碟組成一個陣列,當作單一磁碟使用,它將資料以分段的方式儲存在不同的磁碟中,存取資料時,陣列中的相關磁碟一起動作,大幅減低資料的存取時間,同時有更佳的空間利用率。磁碟陣列所利用的不同的技術,稱為RAID level,不同的level針對不同的系統及應用,以解決資料安全的問題。

一般高效能的磁碟陣列都是以硬體的形式來達成,進一步的把磁碟快取控制及磁碟陣列結合在一個控制器或控制卡上,針對不同的使用者解決人們對磁碟輸出入系統的四大要求:
(1)增加存取速度;

(2)容錯,即安全性;

(3)有效利用磁碟空間;

(4)盡量的平衡CPU,記憶體及磁碟的效能差異,提高電腦的整體工作效能。

磁碟陣列的原理:

磁碟陣列中針對不同的應用使用的不同技術,稱為RAID level, RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫,而每一level代表一種技術,目前常用是RAID 0~RAID 5。這個level並不代表技術的高低,level 5並不高於level 3,level 1也不低過level 4,至於要選擇那一種RAID level的產品,純視使用者的作業環境及應用而定,與level的高低沒有必然的關係。RAID 0及RAID 1適用於PC及PC相關的系統如小型的網路伺服器及需要高磁碟容量與快速磁碟存取的工作站等,因為比較便宜,但因一般人對磁碟陣列不瞭解,沒有看到磁碟陣列對他們價值,市場尚未開啟;RAID 2及RAID 3適用於大型電腦及影像、CAD/CAM等處理;RAID 5多用於OLTP,因有金融機構及大型資料處理中心的迫切需要,故使用較多而較有名氣,但也因此形成很多人對磁碟陣列的誤解,以為磁碟陣列非要RAID 5不可;RAID 4較少使用,因為兩者有其共同之處,而RAID 4有其先天的限制。介紹各個RAID level之前,先看看形成磁碟陣列的兩個基本技術:

如下圖所示,DFTraid 磁碟陣列控制器,聯結了四個磁碟:




這四個磁碟形成一個陣列,而磁碟陣列的控制器是將此四個磁碟視為單一的磁碟,如DOS環境下的C:盤,把小容量的磁碟延伸為大容量的單一磁碟,使用者不必規劃資料在各磁碟的分布,而且提高了磁碟空間的使用率。DFTraid的SCSI磁碟陣列更可串連幾十個磁碟,形成容量達幾T甚至幾十T的陣列,使磁碟容量幾乎可作無限的延伸;而各個磁碟一起作取存的動作,比單一磁碟更為快捷。

磁碟陣列是將同一陣列的多個磁碟視為單一的虛擬磁碟,所以其資料是以分段的方式順序存放在磁碟陣列中,如下圖

磁碟0

磁碟1

磁碟2

磁碟3

A0-A1

B0-B1

C0-C1

D0-D1



A2-A3

B2-B3

C2-C3

D2-D3



A4-A5

B4-B5

C4-C5

D4-C5



A6-A7

B6-B7

C6-C7

D6-D7




資料按需要分段,從第一個磁碟開始放,放到最後一個磁碟再回到第一個磁碟放起,直到資料分布完畢。

下面主要介紹幾種RAID:

RAID0:

RAID 0使磁碟的輸出入有最高的效率。而磁碟陣列有更好效率的原因除資料分段外,它可以同時執行多個輸出入的要求,因為陣列中的每一個磁碟都能獨立動作,分段放在不同的磁碟,不同的磁碟可同時作讀寫,而且能在快取記憶體及磁碟作並行存取的動作,但只有硬體的磁碟陣列才有此效能表現。

RAID 1

RAID 1是使用磁碟鏡像的技術。它的方式是在工作磁碟之外再加一額外的備份磁碟,兩個磁碟所儲存的資料完全一樣,資料寫入工作磁碟的同時亦寫入備份磁碟。不同於普通的磁碟鏡像,RAID 1無工作磁碟和備份磁碟之分,多個磁碟可同時動作而有重疊讀取的功能,甚至不同的鏡像磁碟可同時作寫入的動作,這是一種最佳化的方式,稱為Server Load Balancer。例如有多個使用者在同一時間要讀取資料,系統能同時驅動互相鏡像的磁碟,同時讀取資料,以減輕系統的負載,增加I/O的效能。

RAID 2

RAID 2是把資料分散為位元或塊,加入海明碼,在磁碟陣列中作間隔寫入到每個磁碟中,而且地址都一樣,也就是在各個磁碟中,其資料都在相同的磁軌及扇區中。RAID 2的設計是使用共軸同步的技術,存取資料時,整個磁碟陣列一起動作,在各作磁碟的相同位置作平行存取,所以有最好的存取時間,其匯流排是特別的設計,以大頻寬並行傳輸所存取的資料,所以有最好的傳輸時間。在大型檔案的存取應用,RAID 2有最好的效能,但如果檔案太小,會將其效能拉下來,因為磁碟的存取是以扇區為單位,而RAID 2的存取是所有磁碟平行動作,而且是作單位元的存取,故小於一個扇區的資料量會使其效能大打折扣。

RAID 3

RAID 3的資料儲存及存取方式都和RAID 2一樣,但在安全方面以同位取代海明碼做錯誤校正及檢測,所以只需要一個額外的校檢磁碟。同位值的計算是以各個磁碟的相對應位作XOR的邏輯運算,然後將結果寫入同位磁碟,任何資料的修改都要做同位計算,如某一磁碟故障,換上新的磁碟後,整個磁碟陣列(包括同位磁碟)需重新計算一次,將故障磁碟的資料恢複並寫入新磁碟中;如同位磁碟故障,則重新計算同位值,以達容錯的要求。

RAID 4

RAID 4是以扇區作資料分段,各磁碟相同位置的分段形成一個校正磁碟分段,放在校正磁碟。這種方式可在不同的磁碟平行執行不同的讀取命今,大幅提高磁碟陣列的讀取效能;但寫入資料時,因受限於校正磁碟,同一時間只能作一次,啟動所有磁碟讀取資料形成同一校正分段的所有資料分段,與要寫入的資料做好校正計算再寫入。即使如此,小型檔案的寫入仍然比RAID 3要快,因其校正計算較簡單而非作位(bit level)的計算;但校正磁碟形成RAID 4的瓶頸,降低了效能。

RAID 5

RAID5避免了RAID 4的瓶頸,方法是不用校正磁碟而將校正資料以迴圈的方式放在每一個磁碟中,磁碟陣列的第一個磁碟分段是校正值,第二個磁碟至後一個磁碟再折回第一個磁碟的分段是資料,然後第二個磁碟的分段是校正值,從第三個磁碟再折回第二個磁碟的分段是數。據,以此類推,直到放完為止。校正值是由各磁碟同一位置的分段的資料所計算出來。這種方式能大幅增加小檔案的存取效能,不但可同時讀取,甚至有可能同時執行多個寫入的動作。

將以上幾種策略相比較:RAID0的磁碟利用率高、資料的讀寫速度快,但是資料的安全的保障差;RAID1的資料的讀寫速度快、資料的安全有很好的保障,缺點就是磁碟的利用率低;RAID2到RAID5可以說是RAID0和RAID1的結合,讀寫速度快,資料的安全也有很好的保障,磁碟的利用率比較高,但是RAID2和RAID3適合於大批量資料的批量讀寫,在數量繁多的小量資料的讀寫效能不是很好;RAID4解決了以上的問題,但是校正盤容易形成通訊瓶頸,RAID5的出現解決了這一問題。因此,在使用者身分識別驗證系統和公用資源管理系統中儲存的資訊都是數目繁多的小塊資料,並且資料的安全性要求很高,所以不適合採用RAID0、RAID2和RAID3讀取方式,該系統中,特別是公用資源管理系統,有可能存在多個使用者同時對某個學生或者教師的資訊的訪問,如果採用RAID1讀寫方式,當出現這種情況時可以讓互為鏡像的磁碟同時讀取資料,相對於RAID5來說無疑會大大提高系統的效能。所以在磁碟陣列的讀寫策略上採用RAID1策略。 (更多技術可參閱http://www.dft.com.cn)

為了保證系統的長時間不間斷工作,採用系統裝置的冗餘來進行保證。磁碟陣列採用雙控制器,在通常情況下,雙控制器一同工作,提高輸入輸出資料的速度,提高系統的效能,同時能大大減少因控制器故障造成的系統服務的中斷;與此類似,伺服器也做成叢集服務的方式。

四. 系統配置

該系統的接線圖(圖 A)

各類伺服器除了基本的配置外,這裡只介紹一下其特殊的硬體設定。資料庫伺服器:乙太網路卡(100M),光纖通道卡(FC卡)。Web伺服器:乙太網路卡(100M),光纖通道卡,光纖網卡(如果要做成叢集服務的話就需要額外的一塊乙太網路卡)。乙太網路交換器和FC交換器(以16口交換器為例)用CISCO或者vixel交換器即可。乙太網路交換器不需要其他特別的配置,如果要用同一台交換器串連其他的非屬於該系統的網路,最好把串連到該儲存網路的伺服器串連到交換器的介面單獨劃分為一個VLAN,以避免幹擾。對於FC交換器,可以用SAN INSITE等軟體進行配置,假定串連磁碟陣列控制器的光纖另一段接在FC交換器的1號和2號介面,則串連其他伺服器的光纖的介面要設定成只能同1號和2號介面通訊而不能進行相互連信,這樣以避免各伺服器之間的相互幹擾。在配置控制器時,應注意屏蔽掉不必讀取該LUN的伺服器對該LUN的訪問,以提高資料的安全性。

軟體上的配置:伺服器統一安裝WINDOWS 2000 ADVANCE SERVER,裝好作業系統和各硬體的驅動程式後,安裝SANergy,重啟伺服器,然後測試伺服器對磁碟陣列的讀資料和寫資料的速度,如果為75M左右說明系統運行正常,對於資料庫伺服器,安裝sql server,並且匯入資料。對於WEB伺服器,安裝IIS服務。乙太網路卡接的是儲存網路的乙太網路交換器,光纖網卡接入到所在的區域網路或者廣域網路中,負責和使用者的通訊,所以乙太網路卡的IP和光纖網卡的IP的設定一定要設定成不在同一網段。對於比如進行公用資源管理的伺服器,可以把多台伺服器做成叢集服務,以提高效能和穩定性。

五. 系統的特點

磁碟陣列上的磁碟可以劃分成不同的卷,為了保證資料的安全,把使用者統一身份認證系統的資料(使用者名稱和密碼)放於一個LUN上面;而把公用資源管理系統相關的資料放在其他的LUN上面,不通的伺服器訪問與之相關的LUN,這樣就可以通過防止不同的伺服器的非法訪問而導致的資料的破壞。因此磁碟陣列至少劃分成兩個LUN(LUN0和LUN1),分別儲存以上兩個子系統的相關的資料,如果空間足夠的比較大的話,劃分其他的LUN來存放其他的資料。劃分的這些卷就成為伺服器上磁碟,並設為共用,然後其他的web伺服器通過把這些磁碟衍射到本地磁碟的方式訪問磁碟陣列上的磁碟,使用方便、直觀。資料的傳輸是通過專門的光纖傳輸,而不是通過乙太網路(該功能由SANergy來實現,所以資料庫伺服器和wed伺服器都需要裝SANergy),速度快,並且不會有爭用傳輸通道的情況發生,因此,回應時間短,資料的讀寫速度也穩定。磁碟陣列的磁碟支援熱插拔技術,在磁碟損壞的情況發生時,可以在系統不停機的情況下拔出損壞的磁碟,換上新的磁碟,即可重建損壞的磁碟上面的資料,其他裝置,諸如磁碟陣列、伺服器等的電源也支援熱插拔技術,能保證在系統啟動並執行時候更換掉損壞的組件,保證了系統工作的持久性和資料的安全性。隨著資料量的不斷增大,當單個的磁碟陣列不能滿足需要的時候可以擴充新的磁碟陣列來加倍增加儲存容量,並且不用增加新的價格昂貴的控制器,這樣就為使用者提供了很大的擴充空間,同時擴充需要的成本也大大減少。

六. 小結

這次畢業設計主要是用實習期間學到的網路儲存技術,在畢業設計中進行一次實際的應用,是對當時學習的一次考核。在這次設計查詢各方面的過程中使我對網路儲存技術有了更深刻的瞭解,掌握了不少的提高資料安全和訪問速度方面的思想。同時通過和小組的其他同學的合作,親自體會到協同合作的主要性。在本文完成之際,衷心感謝指導老師的悉心指導和本組的各位同學對我的大力協助,此設計能順利完成,成都索貝數位科技股份有限公司為我提供的實習機會有不可缺少的作用,對此表示衷心感謝。




(圖 A)




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