刘洋，1980年生于河南方城县，2013年毕业于华中科技大学。河南财经政法大学现代教育技术中心讲师、博士。云计算与大数据研究所负责人，研究方向为网络存储、分级存储、新型固态存储和大数据分析等。博士学习期间，参与完成国家自然科学基金重点项目“大规模数据存储系统能耗优化方法的研究”和国家高技术发展研究计划项目“面向大数据的先进存储结构及关键技术”。毕业后，主持完成河南省软科学项目“数字化制造背景下河南省3D打印产业发展战略研究”，作为主要完成人参与了“企业级数据中心存储系统节能技术研究”、“广域网贡献性分布式计算系统关键技术研究”、“基于NAND闪存层的企业级外存储加速系统”、“基于B／S模式的远程操控技术研究”、“B2C电子商务信息流安全传输机制研究”等多项河南省科技攻关项目，以及“现代信息服务业发展战略研究”、“云计算产业发展战略研究”、“河南省航空物流中心建设路径研究——以郑州航空港为例”等多项河南省软科学项目。发表SCI／El检索论文6篇，核心论文7篇，参编教材3部。ACM会员。

　　《信息存储技术原理分析》采用循序渐进的方法，引领读者逐步了解信息存储领域的相关技术，在力求保持全面性、通俗性的同时，穿插讨论了一些存储技术的高级话题，例如固态存储、MEMS、PCM、节能、CDP和重删等，兼顾了深度。
　　《信息存储技术原理分析》在内容上共分为八章。包括信息存储技术概述、外部存储设备、磁盘阵列、直连存储、附网存储、存储区域网、数据保护和大规模存储中的重复数据删除。
　　《信息存储技术原理分析》可供信息存储相关领域的系统管理人员及系统分析、设计、开发人员参考，也可作为高等院校相关专业的辅修教材。

　　潜在扇区失效是另外一种影响存储系统可靠性的因素。潜在扇区失效是指在某个时刻磁盘内部的某些扇区无法访问，当磁盘阵列进行重建操作而需要访问这些失效的扇区时，由于这些扇区无法访问，使得重建失败而导致数据丢失。通过对153万个磁盘的长达32个月的错误日志进行分析后发现，在所收集的数据中，3.45%的磁盘发生过潜在扇区错误；随着使用时间的增加，企业级磁盘发生潜在扇区失效的概率呈线性增加的趋势，而近线级磁盘发生潜在扇区失效则呈超线性增加的趋势；对于大多数磁盘而言，年潜在扇区失效率也呈现早期失效的特征；随着磁盘容量的增加，磁盘发生潜在扇区失效的概率也增加；扇区发生潜在扇区失效具有关联性，即当磁盘发生潜在扇区失效后，它随后继续发生潜在扇区失效的概率大于没有发生潜在扇区失效的磁盘，且磁盘中潜在扇区失效的发生具有空间局部性和时间局部性；60%的潜在扇区失效是通过磁盘扫描检测操作发现的，因此，磁盘扫描检测操作对于及早探测潜在扇区失效非常重要。
　　存储系统中还有一种错误，即无征兆数据腐化。发生这种错误时，应用系统无法从存储系统获得警告或者错误消息，而存储系统中也没有这种错误的日志信息。这类错误在不提供数据完整性检验的存储系统中非常常见，它的根源在于数据在被写入时发生了数据写入故障。发生写入故障的情况一般有四种：误写、不完整写、数据污染以及奇偶校验位污染。对存储系统中无征兆数据腐化的研究显示，在对NetApp数据库进行了长达32个月的统计并且覆盖了150多万个磁盘的数据中，发现8.5%的SATA磁盘发生过无征兆的数据腐化现象。即使在一些磁盘阵列中通过运行后台程序来验证数据是否和阵列的校验位相匹配，仍然有130/0的无征兆数据腐化错误不能被发现。
　　2.磁盘阵列面临来自性能需求的挑战
　　在过去的十多年间，中央处理器（CPU）性能已经提升了175倍，而同一时期里的硬盘驱动器的性能增长倍数仅仅只是个位数，尤其是磁盘的相关性能指标，如寻道时间和旋转延迟等只以100/0左右的速度在增长。以这样的发展趋势看来，存储系统和CPU之间的性能差距还会继续拉大。受限于机械硬盘的工作原理，磁盘在性能方面的提升很容易遇到瓶颈。除了磁盘容量能保持明显的增长趋势外，主流的硬盘转速已在7200RPM停留很长时间，硬盘其他方面的性能一直无法获得有效提高。由于处理器速度以及网络带宽性能日益提升，相比之下，磁盘作为PC系统中关键的一部分，其作为PC木桶里的短板有越来越短的趋势。与传统机械硬盘相比，作为硬盘替代产品的固态盘由于其高昂的价格和寿命问题在一定程度上阻碍了它的迅速发展，其缺点和其优点一样明显。因此，可以断言固态盘技术立即取代传统磁盘的地位还为时过早。正如希捷（Seagate）资深产品营销经理Gianna Da Giau认为的那样，硬盘驱动器还有相当长的寿命，现在还看不到极限。此外，由于存储系统中源源不断地产生新的数据，因此存储系统规模也不断地增加，使得存储系统中发生硬盘故障的可能性也在不断地增加。随着磁盘单盘容量的增加，大容量硬盘在存储系统中也已经日渐普及，而与大容量硬盘相伴随的是单盘发生潜在数据失效的概率也在增加。因此，在采用磁盘阵列技术的数据中心发现磁盘故障或者潜在扇区失效时，将会启动磁盘阵列的重建进程来生成失效的数据。在磁盘阵列的重建过程中，系统的性能会大大降低，严重影响用户的使用感受。在科学计算方面，每个高能物理实验都会产生1PB以上的数据，每年这样的实验都要进行5-10次，所需网络传输速率为1000GB/S，而在不久的将来，每个实验产生的数据将高达EB级（ExaBytes，1000PB）。而在核磁聚变领域，对存储系统容量的需求量达100TB，网络传输速率要求每节点达200MB/S。这些大规模数据密集型应用对存储系统也提出了挑战。
　　因此，磁盘阵列作为存储系统中的关键技术之一，如何提高磁盘或者磁盘阵列的性能以及如何提高磁盘阵列在降级模式下的应用性能体验，一直是学术界和企业界的研究重点所在。
　　……

第一章 信息存储技术概述
第一节 引 言
第二节 数据与信息存储
一、数据
二、信息
三、信息存储
第三节 信息存储技术的发展
一、直连存储阶段
二、网络存储技术阶段
三、海量存储系统
四、存储虚拟化技术
五、分级存储管理
第四节 信息存储的评价指标
第五节 信息存储的功能需求
本章小结
习 题

第二章 外部存储设备
第一节 磁盘驱动器
一、原理和结构
二、数据寻址
三、服务时间
四、磁盘调度
五、排队论简介
第二节 固态盘
一、固态盘的基本架构
二、固态盘的硬件构成
三、SSD的软件构成
第三节 磁带
一、磁带存储器构成
二、磁带系统和磁盘系统比较
三、磁带的分类
四、磁带机的结构
五、主要技术
第四节 光盘
一、光盘塔
二、光盘库
三、光盘阵列
第五节 微电子机械存储器
第六节 相变存储器
一、相变存储器材料
二、相变存储器原理
三、相变存储器的应用
四、相变存储器的测试方法
本章小结
习 题

第三章 磁盘阵列
第一节 磁盘阵列概述
一、磁盘阵列的定义
二、磁盘阵列的发展
第二节 磁盘阵列的组成
一、磁盘阵列的组成概述
二、磁盘阵列组成硬件
三、硬件RAID与软件RAID
第三节 磁盘阵列分级
一、RAID0
二、RAIDl
三、RAID0+1
四、RAID2
五、RAID3
六、RAID4
七、RAID5
八、RAID6
九、不同等级磁盘阵列比较
第四节 磁盘阵列相关理论与技术
一、磁盘阵列面临的挑战
二、可靠性优化技术
三、可用性优化技术
四、高性能技术
五、磁盘阵列节能
本章小结
习 题

第四章 直连存储
第一节 直连存储基础
第二节 DAS连接
第三节 磁盘驱动器接口
第四节 SCSI协议
一、SCSI的发展
二、SCSI命令
三、Ljnux下的SCSI协议栈
本章小结
习 题

第五章 附网存储
第一节 附网存储基础
一、附网存储概述
二、附网存储的硬件结构
三、附网存储的软件组成
第二节 附网存储NAS的体系结构
一、NAS文件共享
二、NAS中的数据访问
三、NAS文件系统分析
四、NAs典型实例体系结构
第三节 附网存储系统的性能
一、NAS性能的影响因素
二、高性能NAS网络技术
第四节 附网存储的可靠性技术
一、镜像数据分布
二、网络传输容错技术
三、节 点级容错技术
本章小结
习 题

第六章 存储区域网SAN
第一节 存储区域网基础
一、SAN概述
二、SAN的特点与优势
第二节 光纤存储区域网的构成
一、SAN组件
二、FC链接
三、光纤通道端口及其结构
四、光纤通道协议
第三节 基于IP的存储区域网（IP—SAN）
一、IP—SAN概述
二、IP—SAN的架构
三、iSCSI技术
四、IP—SAN的设备发现机制
第四节 存储区域网的相关技术
一、基于光纤SAN的可靠容灾技术
二、SAN文件系统
三、SAN的数据一致性与可用性技术
本章小结
习 题

第七章 数据保护
第一节 数据保护基础
一、数据保护背景
二、数据保护技术分类
三、数据保护技术的比较
四、数据保护级别
第二节 备份技术
一、数据复制
二、数据备份策略
三、数据备份方式
第三节 镜像与快照技术
一、复制、镜像技术
二、快照技术
三、镜像与快照的区别
第四节 连续数据保护技术
一、基于文件级的连续数据保护
二、基于块级别的连续数据保护
三、基于应用级的连续数据保护
本章小结
习 题

第八章 大规模存储中的重复数据删除
第一节 重复数据删除概述
一、海量数据
二、重复数据的界定
三、重复数据删除效率衡量
四、重复数据删除技术的发展
第二节 重复数据删除系统实现一实例
一、重复数据删除系统设计原则
二、相关系统的架构
三、重复数据删除系统架构
本章小结
习 题
参考文献