数据存储架构与技术

图书标准信息

• 作者 舒继武
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2023-10
• 版次 1
• ISBN 9787115621467
• 定价 139.00元
• 装帧 其他
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 400页
• 字数 462千字

【内容简介】

本书介绍数据存储架构与技术，涵盖了存储盘与存储介质、存储阵列、存储协议、键值存储文件系统、网络存储体系结构、分布式存储系统、存储可靠、存储安全、数据保护等基础内容，对存储维护、存储解决方案、存储技术趋势与发展等主题进行了深入讨论，并提供目前新的研究成果作为案例，帮助读者加深对数据存储的理解与运用。本书内容丰富，适合计算机及相关专业高年级本科生或阅读和学，同时也可供专业技术人员参。

【作者简介】

舒继武
清华大学长聘教授，闽江学院院长杰出青年科学获得者，“长江学者”特聘教授，ieee fellow，中国计算机学会会士。兼任中国计算机学会理事、信息存储专委会主任，北京信息灾备技术产业联盟副理事长。主要研究信息存储系统、数据存储可靠与安全。担任“十五”863计划重大专项招标课题“新型网络服务器系统”的负责人、十一五”863计划信息领域“海量存储系统关键技术”重大项目体专家组副组长、“十二五”863计划信息领域“面向大数据的优选存储结构及关键技术”主题项目首席专家、“十三五”重点研发计划项目“tb级持久内存存储技术与系统”的项目负责人。在fat、op、odi、uenix atc、euroy、aplo、micro、c、igmod、vldb等重委会议和acmieee tranaction系列期刊发表学术百余篇。获科学技术进步奖和技术发明奖各1次、省部级5次，获华为2020年奥林帕斯奖。

【目录】

章 数据存储的背景

1．1 数据存储的重要 001

1．2 数据存储的目标 002

1．2．1 高能 002

1．2．2 高易用 004

1．2．3 高可靠 005

1．2．4 其他目标 006

参文献 007

第2章 存储盘与存储介质 008

2．1 磁盘 009

2．1．1 磁盘的组成与结构 009

2．1．2 磁盘能 011

2．1．3 磁盘固件 013

2．2 ssd 017

2．2．1 闪存单元与结构 018

2．2．2 ftl 022

2．3 主存 025

2．3．1 dram 组成与结构 025

2．3．2 dram 刷新 029

2．3．3 内存控制器 030

2．3．4 非易失存储器 031

2．4 其他存储介质 034

2．4．1 光存储 034

2．4．2 磁带 035

2．5 本章小结 036

参文献 037

第3章 存储阵列 038

3．1 硬件架构 039

3．1．1 整机架构 039

3．1．2 控制器模块 040

3．1．3 接模块 041

3．1．4 硬盘框和硬盘单元 042

3．1．5 散热模块 043

3．2 软件架构 043

3．2．1 raid 子系统 044

3．2．2 缓存镜像子系统 050

3．3 高能与高可靠设计 053

3．3．1 应用场景 053

3．3．2 高可靠冗余切换子系统 055

3．3．3 高能集群子系统 058

3．3．4 重定向写与垃圾回收技术 060

3．4 本章小结 062

参文献 063

第4章 存储协议 064

4．1 scsi 协议 064

4．1．1 scsi 协议概述 064

4．1．2 scsi 服务模型 065

4．1．3 scsi 指令集 068

4．1．4 scsi 读写流程解析 068

4．2 scsi 链路承载协议 069

4．2．1 sas 协议 069

4．2．2 fc 协议 071

4．2．3 iscsi 协议 073

4．3 nvme 协议 075

4．3．1 nvme 设备模型 076

4．3．2 nvme 队列模型 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 内存互连协议 089

4．5．1 cxl 概述 091

4．5．2 cxl 类型 1 092

4．5．3 cxl 类型 2 093

4．5．4 cxl 类型 3 094

4．6 本章小结 095

参文献 095

第5章 键值存储 097

5．1 基本作 097

5．2 键值索引 098

5．2．1 散列索引 098

5．2．2 b+树索引 101

5．2．3 lsm 树索引 102

5．3 数据布局 107

5．3．1 原地更新的数据组织 107

5．3．2 志结构的数据组织 108

5．4 崩溃一致 109

5．4．1 wal 109

5．4．2 影子页 110

5．5 本章小结 110

参文献 111

第6章 文件系统 112

6．1 文件系统基本作 112

6．2 文件系统实现 114

6．2．1 一个简单的文件系统 114

6．2．2 命名空间管理 119

6．2．3 存储管理 120

6．3 文件系统实例：ext2 124

6．4 本章小结 126

参文献 127

第7章 网络存储体系结构 128

7．1 das 128

7．2 nas 129

7．2．1 架构特点 130

7．2．2 网络文件协议 130

7．2．3 应用场景 131

7．3 san 132

7．3．1 架构特点 132

7．3．2 核心组件 133

7．3．3 应用场景 134

7．3．4 nas 与 san 对比 134

7．4 对象存储 134

7．4．1 架构特点 135

7．4．2 核心组件 135

7．5 并行存储 136

7．5．1 架构特点 137

7．5．2 关键技术 138

7．6 p2p 存储 139

7．6．1 架构特点 139

7．6．2 关键技术 140

7．6．3 应用场景 142

7．7 云存储 142

7．7．1 架构特点 143

7．7．2 应用场景 144

7．8 存储虚拟化 146

7．8．1 基本概念 146

7．8．2 关键技术 148

7．9 软件定义存储 149

7．9．1 基本概念 149

7．9．2 代表系统 151

7．9．3 关键挑战 152

7．10 超融合架构 152

7．10．1 基本概念 153

7．10．2 关键技术 154

7．10．3 代表系统 155

7．10．4 概念对比 156

7．11 本章小结 156

参文献 157

第8章 分布式存储系统 159

8．1 分布式存储系统的典型架构 159

8．2 分布式存储系统的关键衡量指标 160

8．2．1 能 160

8．2．2 可扩展 161

8．2．3 一致 161

8．2．4 可用 162

8．3 分布式键值存储系统 163

8．3．1 典型分布式键值存储系统 164

8．3．2 分布式键值存储系统关键技术 169

8．4 分布式对象存储系统 171

8．4．1 典型分布式对象存储系统 171

8．4．2 分布式对象存储系统关键技术 177

8．5 分布式块存储系统 178

8．5．1 典型分布式块存储系统 178

8．5．2 分布式块存储系统关键技术 181

8．6 分布式文件系统 182

8．6．1 典型分布式文件系统 182

8．6．2 分布式文件系统关键技术 191

8．7 本章小结 193

参文献 193

第9章 存储可靠 196

9．1 存储可靠概述 196

9．1．1 可靠指标及其计算方法 196

9．1．2 可靠分层设计 197

9．1．3 可靠与可用的区别 198

9．2 硬盘可靠 199

9．2．1 硬盘出错特征分析 199

9．2．2 硬盘故障预警和监测 201

9．2．3 面向环境因素的硬盘可靠设计 205

9．3 闪存介质可靠 206

9．3．1 闪存介质错误源 207

9．3．2 闪存可靠优化关键技术 209

9．4 纠删码技术 212

9．4．1 多副本 212

9．4．2 纠删码 212

9．4．3 典型的纠删码介绍及分析 216

9．4．4 纠删码技术发展趋势 225

9．5 分布式存储系统可靠 229

9．5．1 数据冗余技术 230

9．5．2 故障恢复技术 231

9．5．3 数据一致协议 232

9．5．4 负载均衡技术 232

9．6 本章小结 233

参文献 233

0章 存储安全 242

10．1 理念和安全体系 243

10．2 系统安全 244

10．2．1 硬件安全 244

10．2．2 容器安全 246

10．2．3 系统韧 248

10．3 数据安全 248

10．3．1 数据加密 248

10．3．2 数据完整 251

10．3．3 权限管理 255

10．3．4 数据安全销毁 256

10．3．5 数据安全计算 258

10．4 安全管理 260

10．4．1 系统访问控制（认证管理） 260

10．4．2 用户身份和访问管理 264

10．4．3 管理和密钥管理 265

10．4．4 网络安全管理 271

10．5 本章小结 272

参文献 273

1章 数据保护 277

11．1 数据保护背景 277

11．1．1 数据保护标准 278

11．1．2 数据保护技术特点 280

11．2 数据保护技术 281

11．2．1 镜像 281

11．2．2 快照 284

11．2．3 克隆 285

11．3 数据保护场景 286

11．3．1 备份 287

11．3．2 归档 292

11．3．3 容灾 296

11．4 本章小结 307

参文献 307

2章 存储维护 309

12．1 概述 309

12．2 维护 309

12．2．1 硬盘健康预测 310

12．2．2 容量趋势预测 312

12．2．3 能异常检测 313

12．2．4 能潮汐分析 313

12．3 纠正维护 314

12．3．1 主动问题处理 314

12．3．2 升级 315

12．3．3 扩容 318

3章 存储解决方案 321

13．1 运营商行业解决方案 321

13．1．1 运营商大数据解决方案 322

13．1．2 运营商 bom 域生产业务备份 324

13．2 政务融合存储资源池解决方案 326

13．2．1 场景需求 327

13．2．2 融合资源池解决方案 327

13．3 金融行业容灾解决方案 328

13．3．1 场景需求 328

13．3．2 容灾建设需求 330

13．3．3 两地三中心容灾解决方案 330

13．4 医疗行业解决方案 331

13．4．1 场景需求 332

13．4．2 pacs 影像系统存储解决方案 332

13．5 教育行业解决方案 333

13．5．1 场景需求 334

13．5．2 教育科研高能计算和数据分析 334

4章 存储技术趋势与发展 336

14．1 闪存存储系统 336

14．1．1 oc ssd 337

14．1．2 zns ssd 338

14．2 存内计算 342

14．2．1 近存计算 342

14．2．2 存算一体化 343

14．3 持久内存 345

14．3．1 文件系统 345

14．3．2 键值存储系统 347

14．3．3 分布式存储系统 349

14．4 在网存储 350

14．4．1 在网数据协调 351

14．4．2 在网数据调度 352

14．4．3 在网数据缓存 353

14．5 智能存储 353

14．5．1 ai for storage 354

14．5．2 storage for ai 356

14．6 边缘存储 359

14．6．1 边缘存储设备 359

14．6．2 边缘存储 i/o 栈 360

14．6．3 边缘数据组织与检索 361

14．7 区块链存储 363

14．7．1 区块链存储系统简介 363

14．7．2 区块链存储系统优化 364

14．8 分离式数据中心架构 365

14．8．1 背景 365

14．8．2 架构特点及关键技术 366

14．8．3 未来趋势 370

14．9 高密度新型存储 371

14．9．1 叠瓦式磁存储 371

14．9．2 高密光存储 372

14．9．3 dna 存储 373

14．10 本章小结 374

参文献 374