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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù)
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數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787115621467
- 條形碼：9787115621467 ; 978-7-115-62146-7
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類：>>
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù) 本書(shū)特色
1.內(nèi)容全面。根據(jù)存儲(chǔ)軟硬件技術(shù)的發(fā)展梳理知識(shí)體系，涵蓋存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)陣列、存儲(chǔ)協(xié)議、鍵值存儲(chǔ)、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、存儲(chǔ)可靠性、存儲(chǔ)安全、數(shù)據(jù)保護(hù)等基礎(chǔ)內(nèi)容。 2.結(jié)合行業(yè)。結(jié)合華為多年積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)存儲(chǔ)維護(hù)、存儲(chǔ)解決方案、存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)與發(fā)展等主題進(jìn)行了深入討論。 3.展望前沿。詳細(xì)介紹存內(nèi)計(jì)算、持久性內(nèi)存、在網(wǎng)存儲(chǔ)、智能存儲(chǔ)、邊緣存儲(chǔ)、區(qū)塊鏈存儲(chǔ)、分離式數(shù)據(jù)中心架構(gòu)、高密度新型存儲(chǔ)等前沿技術(shù)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)介紹數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù)，涵蓋了存儲(chǔ)盤與存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)陣列、存儲(chǔ)協(xié)議、鍵值存儲(chǔ),文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、存儲(chǔ)可靠性、存儲(chǔ)安全、數(shù)據(jù)保護(hù)等基礎(chǔ)內(nèi)容，對(duì)存儲(chǔ)維護(hù)、存儲(chǔ)解決方案、存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)與發(fā)展等主題進(jìn)行了深入討論，并提供目前新的研究成果作為案例，幫助讀者加深對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理解與運(yùn)用。 本書(shū)內(nèi)容豐富，適合計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生或研究生閱讀和學(xué)習(xí)，同時(shí)也可供專業(yè)技術(shù)人員參考。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù) 目錄
第 1 章 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的背景
1.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要性 001
1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的目標(biāo) 002
1.2.1 高性能 002
1.2.2 高易用性 004
1.2.3 高可靠性 005
1.2.4 其他目標(biāo) 006
參考文獻(xiàn) 007
第 2 章 存儲(chǔ)盤與存儲(chǔ)介質(zhì) 008
2.1 磁盤 009
2.1.1 磁盤的組成與結(jié)構(gòu) 009
2.1.2 磁盤性能 011
2.1.3 磁盤固件 013
2.2 SSD 017
2.2.1 閃存單元與結(jié)構(gòu) 018
2.2.2 FTL 022
2.3 主存 025
2.3.1 DRAM 組成與結(jié)構(gòu) 025
2.3.2 DRAM 刷新 029
2.3.3 內(nèi)存控制器 030
2.3.4 非易失存儲(chǔ)器 031
2.4 其他存儲(chǔ)介質(zhì) 034
2.4.1 光存儲(chǔ) 034
2.4.2 磁帶 035
2.5 本章小結(jié) 036
參考文獻(xiàn) 037
第 3 章 存儲(chǔ)陣列 038
3.1 硬件架構(gòu) 039
3.1.1 整機(jī)架構(gòu) 039
3.1.2 控制器模塊 040
3.1.3 接口模塊 041
3.1.4 硬盤框和硬盤單元 042
3.1.5 散熱模塊 043
3.2 軟件架構(gòu) 043
3.2.1 RAID 子系統(tǒng) 044
3.2.2 緩存鏡像子系統(tǒng) 050
3.3 高性能與高可靠設(shè)計(jì) 053
3.3.1 應(yīng)用場(chǎng)景 053
3.3.2 高可靠冗余切換子系統(tǒng) 055
3.3.3 高性能集群子系統(tǒng) 058
3.3.4 重定向?qū)懪c垃圾回收技術(shù) 060
3.4 本章小結(jié) 062
參考文獻(xiàn) 063
第 4 章 存儲(chǔ)協(xié)議 064
4.1 SCSI 協(xié)議 064
4.1.1 SCSI 協(xié)議概述 064
4.1.2 SCSI 服務(wù)模型 065
4.1.3 SCSI 指令集 068
4.1.4 SCSI 讀寫(xiě)流程解析 068
4.2 SCSI 鏈路承載協(xié)議 069
4.2.1 SAS 協(xié)議 069
4.2.2 FC 協(xié)議 071
4.2.3 iSCSI 協(xié)議 073
4.3 NVMe 協(xié)議 075
4.3.1 NVMe 設(shè)備模型 076
4.3.2 NVMe 隊(duì)列模型 078
4.3.3 NVMe 指令集 079
4.3.4 NVMe over PCI-e 080
4.4 NVMe over Fabrics 082
4.4.1 NVMe over RDMA 083
4.4.2 NVMe over TCP 086
4.4.3 NVMe over FC 088
4.5 內(nèi)存互連協(xié)議 089
4.5.1 CXL 概述 091
4.5.2 CXL 類型 1 092
4.5.3 CXL 類型 2 093
4.5.4 CXL 類型 3 094
4.6 本章小結(jié) 095
參考文獻(xiàn) 095
第 5 章 鍵值存儲(chǔ) 097
5.1 基本操作 097
5.2 鍵值索引 098
5.2.1 散列索引 098
5.2.2 B+樹(shù)索引 101
5.2.3 LSM 樹(shù)索引 102
5.3 數(shù)據(jù)布局 107
5.3.1 原地更新的數(shù)據(jù)組織 107
5.3.2 日志結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)組織 108
5.4 崩潰一致性 109
5.4.1 WAL 109
5.4.2 影子頁(yè) 110
5.5 本章小結(jié) 110
參考文獻(xiàn) 111
第 6 章 文件系統(tǒng) 112
6.1 文件系統(tǒng)基本操作 112
6.2 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 114
6.2.1 一個(gè)簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng) 114
6.2.2 命名空間管理 119
6.2.3 存儲(chǔ)管理 120
6.3 文件系統(tǒng)實(shí)例：ext2 124
6.4 本章小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 127
第 7 章 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu) 128
7.1 DAS 128
7.2 NAS 129
7.2.1 架構(gòu)特點(diǎn) 130
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議 130
7.2.3 應(yīng)用場(chǎng)景 131
7.3 SAN 132
7.3.1 架構(gòu)特點(diǎn) 132
7.3.2 核心組件 133
7.3.3 應(yīng)用場(chǎng)景 134
7.3.4 NAS 與 SAN 對(duì)比 134
7.4 對(duì)象存儲(chǔ) 134
7.4.1 架構(gòu)特點(diǎn) 135
7.4.2 核心組件 135
7.5 并行存儲(chǔ) 136
7.5.1 架構(gòu)特點(diǎn) 137
7.5.2 關(guān)鍵技術(shù) 138
7.6 P2P 存儲(chǔ) 139
7.6.1 架構(gòu)特點(diǎn) 139
7.6.2 關(guān)鍵技術(shù) 140
7.6.3 應(yīng)用場(chǎng)景 142
7.7 云存儲(chǔ) 142
7.7.1 架構(gòu)特點(diǎn) 143
7.7.2 應(yīng)用場(chǎng)景 144
7.8 存儲(chǔ)虛擬化 146
7.8.1 基本概念 146
7.8.2 關(guān)鍵技術(shù) 148
7.9 軟件定義存儲(chǔ) 149
7.9.1 基本概念 149
7.9.2 代表性系統(tǒng) 151
7.9.3 關(guān)鍵挑戰(zhàn) 152
7.10 超融合架構(gòu) 152
7.10.1 基本概念 153
7.10.2 關(guān)鍵技術(shù) 154
7.10.3 代表性系統(tǒng) 155
7.10.4 概念對(duì)比 156
7.11 本章小結(jié) 156
參考文獻(xiàn) 157
第 8 章 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) 159
8.1 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的典型架構(gòu) 159
8.2 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵衡量指標(biāo) 160
8.2.1 性能 160
8.2.2 可擴(kuò)展性 161
8.2.3 一致性 161
8.2.4 可用性 162
8.3 分布式鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng) 163
8.3.1 典型分布式鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng) 164
8.3.2 分布式鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 169
8.4 分布式對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng) 171
8.4.1 典型分布式對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng) 171
8.4.2 分布式對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 177
8.5 分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng) 178
8.5.1 典型分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng) 178
8.5.2 分布式塊存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 181
8.6 分布式文件系統(tǒng) 182
8.6.1 典型分布式文件系統(tǒng) 182
8.6.2 分布式文件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 191
8.7 本章小結(jié) 193
參考文獻(xiàn) 193
第 9 章 存儲(chǔ)可靠性 196
9.1 存儲(chǔ)可靠性概述 196
9.1.1 可靠性指標(biāo)及其計(jì)算方法 196
9.1.2 可靠性分層設(shè)計(jì) 197
9.1.3 可靠性與可用性的區(qū)別 198
9.2 硬盤可靠性 199
9.2.1 硬盤出錯(cuò)特征分析 199
9.2.2 硬盤故障預(yù)警和監(jiān)測(cè) 201
9.2.3 面向環(huán)境因素的硬盤可靠性設(shè)計(jì) 205
9.3 閃存介質(zhì)可靠性 206
9.3.1 閃存介質(zhì)錯(cuò)誤源 207
9.3.2 閃存可靠性優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù) 209
9.4 糾刪碼技術(shù) 212
9.4.1 多副本原理 212
9.4.2 糾刪碼原理 212
9.4.3 典型的糾刪碼介紹及分析 216
9.4.4 糾刪碼技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 225
9.5 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性 229
9.5.1 數(shù)據(jù)冗余技術(shù) 230
9.5.2 故障恢復(fù)技術(shù) 231
9.5.3 數(shù)據(jù)一致性協(xié)議 232
9.5.4 負(fù)載均衡技術(shù) 232
9.6 本章小結(jié) 233
參考文獻(xiàn) 233
第 10 章 存儲(chǔ)安全 242
10.1 理念和安全體系 243
10.2 系統(tǒng)安全 244
10.2.1 硬件安全 244
10.2.2 容器安全 246
10.2.3 系統(tǒng)韌性 248
10.3 數(shù)據(jù)安全 248
10.3.1 數(shù)據(jù)加密 248
10.3.2 數(shù)據(jù)完整 251
10.3.3 權(quán)限管理 255
10.3.4 數(shù)據(jù)安全銷毀 256
10.3.5 數(shù)據(jù)安全計(jì)算 258
10.4 安全管理 260
10.4.1 系統(tǒng)訪問(wèn)控制(認(rèn)證管理) 260
10.4.2 用戶身份和訪問(wèn)管理 264
10.4.3 證書(shū)管理和密鑰管理 265
10.4.4 網(wǎng)絡(luò)安全管理 271
10.5 本章小結(jié) 272
參考文獻(xiàn) 273
第 11 章 數(shù)據(jù)保護(hù) 277
11.1 數(shù)據(jù)保護(hù)背景 277
11.1.1 數(shù)據(jù)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 278
11.1.2 數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)特點(diǎn) 280
11.2 數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù) 281
11.2.1 鏡像 281
11.2.2 快照 284
11.2.3 克隆 285
11.3 數(shù)據(jù)保護(hù)場(chǎng)景 286
11.3.1 備份 287
11.3.2 歸檔 292
11.3.3 容災(zāi) 296
11.4 本章小結(jié) 307
參考文獻(xiàn) 307
第 12 章 存儲(chǔ)維護(hù) 309
12.1 概述 309
12.2 預(yù)防性維護(hù) 309
12.2.1 硬盤健康預(yù)測(cè) 310
12.2.2 容量趨勢(shì)預(yù)測(cè) 312
12.2.3 性能異常檢測(cè) 313
12.2.4 性能潮汐分析 313
12.3 糾正性維護(hù) 314
12.3.1 主動(dòng)問(wèn)題處理 314
12.3.2 升級(jí) 315
12.3.3 擴(kuò)容 318
第 13 章 存儲(chǔ)解決方案 321
13.1 運(yùn)營(yíng)商行業(yè)解決方案 321
13.1.1 運(yùn)營(yíng)商大數(shù)據(jù)解決方案 322
13.1.2 運(yùn)營(yíng)商 BOM 域生產(chǎn)業(yè)務(wù)備份 324
13.2 政務(wù)融合存儲(chǔ)資源池解決方案 326
13.2.1 場(chǎng)景需求 327
13.2.2 融合資源池解決方案 327
13.3 金融行業(yè)容災(zāi)解決方案 328
13.3.1 場(chǎng)景需求 328
13.3.2 容災(zāi)建設(shè)需求 330
13.3.3 兩地三中心容災(zāi)解決方案 330
13.4 醫(yī)療行業(yè)解決方案 331
13.4.1 場(chǎng)景需求 332
13.4.2 PACS 影像系統(tǒng)存儲(chǔ)解決方案 332
13.5 教育行業(yè)解決方案 333
13.5.1 場(chǎng)景需求 334
13.5.2 教育科研高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)分析 334
第 14 章 存儲(chǔ)技術(shù)趨勢(shì)與發(fā)展 336
14.1 閃存存儲(chǔ)系統(tǒng) 336
14.1.1 OC SSD 337
14.1.2 ZNS SSD 338
14.2 存內(nèi)計(jì)算 342
14.2.1 近存計(jì)算 342
14.2.2 存算一體化 343
14.3 持久性內(nèi)存 345
14.3.1 文件系統(tǒng) 345
14.3.2 鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng) 347
14.3.3 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng) 349
14.4 在網(wǎng)存儲(chǔ) 350
14.4.1 在網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào) 351
14.4.2 在網(wǎng)數(shù)據(jù)調(diào)度 352
14.4.3 在網(wǎng)數(shù)據(jù)緩存 353
14.5 智能存儲(chǔ) 353
14.5.1 AI for Storage 354
14.5.2 Storage for AI 356
14.6 邊緣存儲(chǔ) 359
14.6.1 邊緣存儲(chǔ)設(shè)備 359
14.6.2 邊緣存儲(chǔ) I/O 棧 360
14.6.3 邊緣數(shù)據(jù)組織與檢索 361
14.7 區(qū)塊鏈存儲(chǔ) 363
14.7.1 區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 363
14.7.2 區(qū)塊鏈存儲(chǔ)系統(tǒng)優(yōu)化 364
14.8 分離式數(shù)據(jù)中心架構(gòu) 365
14.8.1 背景 365
14.8.2 架構(gòu)特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù) 366
14.8.3 未來(lái)趨勢(shì) 370
14.9 高密度新型存儲(chǔ) 371
14.9.1 疊瓦式磁性存儲(chǔ) 371
14.9.2 高密光存儲(chǔ) 372
14.9.3 DNA 存儲(chǔ) 373
14.10 本章小結(jié) 374
參考文獻(xiàn) 374
展開(kāi)全部
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)與技術(shù) 作者簡(jiǎn)介
舒繼武清華大學(xué)長(zhǎng)聘教授，閩江學(xué)院院長(zhǎng)國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授，IEEE Fellow，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)士。兼任中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事、信息存儲(chǔ)專委會(huì)主任，北京信息災(zāi)備技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長(zhǎng)。主要研究信息存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠性與安全。擔(dān)任“十五”國(guó)家863計(jì)劃重大專項(xiàng)招標(biāo)課題“新型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)”的負(fù)責(zé)人、十一五”國(guó)家863計(jì)劃信息領(lǐng)域“海量存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”重大項(xiàng)目總體專家組副組長(zhǎng)、“十二五”國(guó)家863計(jì)劃信息領(lǐng)域“面向大數(shù)據(jù)的先進(jìn)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)”主題項(xiàng)目首席專家、“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“TB級(jí)持久性內(nèi)存存儲(chǔ)技術(shù)與系統(tǒng)”的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。在FAST、SOSP、OSDI、USENIX ATC、EuroSys、ASPLOS、MICRO、SC、SIGMOD、VLDB等重委會(huì)議和ACMIEEE Transaction系列期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇。獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1次、省部級(jí)一等獎(jiǎng)5次，獲華為2020年奧林帕斯獎(jiǎng)。
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