本书在介绍大数据背景以及物联网环境中数据基本特征的基础上，详细介绍了海量数据存储的相关知识，内容包括：数据存储基本原理、容错磁盘阵列（RAID）技术、网络存储技术、分布式文件系统、海量存储系统、存储优化技术、存储技术在物联网中的应用，以及新型存储芯片技术和未来存储技术的发展方向。
在物联网技术不断发展、应用迅速推广的时代，以无线传感网为代表的数据源不断生产海量数据，像滚滚洪流涌向数据中心，数据存储正面临严峻挑战。大数据时代，各行各业的数据量急剧增加，在分析处理过程中需要进行暂时或长久的数据存储，传统的数据存储技术在容量、速度、功耗、可靠性等方面均难以胜任。为应对挑战，亟待普及与数据存储相关的基础知识，提高数据存储应用和管理的水平，也需要深入研究数据存储的体系结构、管理与优化等提高存储效率的相关技术，同时需要探索基于全新原理的、性能更加优越的存储新技术。本书旨在普及数据存储知识，开阔视野，以应对当前和未来面临的存储挑战。
技术发展的推动和应用需求的牵引使得数据存储技术日新月异。本书内容力求覆盖存储技术的各个方面，从数据存储基本原理到存储系统的维护和管理，从数据存储发展历史到最新技术进展。通过学习本书，你可以掌握或了解：
数据是什么？数据和信息有什么区别？数据如何存储？存储器是怎样工作的？存储设备是如何发展的？RAID的基本概念、级别和发展。
网络存储的发展，DAS、NAS、SAN、iSCSI、云存储的工作原理。
海量存储的体系结构和管理方法，体系结构如何适应存储器的变化？存储管理如何走向自动化？虚拟存储和软件定义存储有何区别？数据的备份与恢复，以及重复数据的删除。
物联网中的数据有何特征？如何有效管理？如何可靠存储？古老的磁盘还充满生机吗？新型的非易失存储芯片进展如何？FRAM、RRAM、PRAM、STT-MRAM的原理、现状、前景如何？感谢上海交通大学傅育熙教授、西安交通大学桂小林教授、武汉大学黄传河教授、上海交通大学蒋建伟教授、华中科技大学秦磊华教授、上海交通大学王东教授、南开大学吴功宜教授、四川大学朱敏教授，在与他们的交流中，我学到了很多知识，开阔了视野，受益匪浅。特别感谢机械工业出版社华章公司温莉芳副总经理的指导和关心，本书是在温老师的鼓励下完成的。特别感谢机械工业出版社华章公司教材部朱劼编辑，感谢她不断的鼓励和极大的耐心及宽容。特别感谢负责本书的佘洁编辑和曲熠编辑，她们极其认真、细致的审阅和极具专业水平的修改建议使本书增色许多。
海量数据存储技术的研究与应用需要多学科综合考虑，涉及材料、物理、计算机科学与技术、可靠性工程、系统科学、管理科学等，因此，存储器件与部件的研究、存储系统的方案设计、软硬件安装调试、日常应用和维护管理等工程都极具挑战性。海量数据存储的堡垒，有待我们探索和攻克!方粮
前言
教学建议
第1章 海量数据存储的基本概念 /1
1.1 数据与数据存储 /1
1.1.1 数据的基本概念 /1
1.1.2 数据存储的基本概念 /3
1.2 物联网与大数据时代面临的机遇和挑战 /4
1.3 海量数据与海量数据存储 /5
1.3.1 海量数据的基本概念 /5
1.3.2 海量数据的存储 /6
1.4 本章小结与扩展阅读 /7
思考题 /7
参考文献 /7
第2章 数据存储的基本原理 /8
2.1 数据存储的实现 /8
2.1.1 存储介质的不同状态 /8
2.1.2 存储介质的状态感知 /10
2.1.3 存储介质的状态转换 /11
2.2 数据的写入与读出技术 /11
2.3 数据存储设备的发展历史与分类 /12
2.3.1 数据存储设备的发展历史 /12
2.3.2 数据存储设备的分类 /17
2.4 磁盘存储器 /18
2.4.1 磁盘存储器的基本结构 /18
2.4.2 磁盘存储器的工作原理 /19
2.4.3 磁盘存储器的性能指标 /20
2.4.4 磁盘存储器的发展趋势 /21
2.5 光盘存储器 /21
2.5.1 光盘存储器的发展过程 /22
2.5.2 光盘存储器的基本原理 /24
2.5.3 光盘存储器的发展趋势 /28
2.6 数据存储系统 /30
2.6.1 数据存储系统的基本概念 /30
2.6.2 Cache的工作原理与替换策略 /30
2.6.3 虚拟存储器 /36
2.7 存储系统实验 /37
2.7.1 实验一：虚拟磁盘（RamDisk） /37
2.7.2 实验二：文件系统与目录结构 /38
2.8 本章小结与扩展阅读 /40
思考题 /40
参考文献 /40
第3章 容错磁盘阵列（RAID）的技术和应用 /42
3.1 RAID的工作原理 /42
3.1.1 磁盘阵列的基本概念 /42
3.1.2 磁盘阵列的特性 /44
3.1.3 磁盘阵列的若干专用术语 /45
3.2 RAID的分级与结构 /46
3.2.1 RAID0 /46
3.2.2 RAID1 /47
3.2.3 RAID2 /48
3.2.4 RAID3 /48
3.2.5 RAID4 /49
3.2.6 RAID5 /49
3.2.7 RAID6 /50
3.2.8 RAID7 /50
3.2.9 RAID0 + 1 /51
3.2.10 Matrix RAID /51
3.2.11 JBOD和NRAID /52
3.2.12 NV RAID /54
3.3 RAID的实现技术 /54
3.3.1 概述 /54
3.3.2 软件RAID的实现技术 /55
3.3.3 硬件RAID的实现技术 /62
3.4 RAID的性能指标与选购要点 /69
3.4.1 RAID的性能指标 /69
3.4.2 影响RAID性能的因素 /70
3.4.3 磁盘阵列控制器模式对比 /71
3.4.4 RAID的选购要点 /71
3.5 本章小结与扩展阅读 /73
思考题 /73
参考文献 /74
第4章 网络存储技术 /75
4.1 概述 /75
4.1.1 网络存储的分类 /75
4.1.2 网络存储的发展趋势 /76
4.2 DAS /77
4.3 NAS /80
4.3.1 NAS的主要特点 /80
4.3.2 NAS的基本结构 /81
4.3.3 NAS的工作原理 /81
4.3.4 NAS的应用 /83
4.3.5 NAS与DAS的比较 /86
4.3.6 NAS的选购要点 /88
4.4 SAN /90
4.4.1 SAN技术的产生 /90
4.4.2 SAN的结构与工作原理 /92
4.4.3 SAN的应用 /95
4.4.4 NAS与SAN的比较 /101
4.4.5 融合NAS的SAN的发展趋势 /102
4.5 iSCSI /104
4.5.1 iSCSI简介 /104
4.5.2 iSCSI协议及实现 /105
4.5.3 iSCSI的性能 /108
4.5.4 iSCSI的安全性问题 /109
4.5.5 iSCSI的可用性问题 /109
4.5.6 基于iSCSI的存储系统 /111
4.5.7 iSCSI的应用 /112
4.5.8 iSCSI磁盘阵列产品选购要点 /113
4.5.9 iSCSI的发展趋势 /114
4.6 云存储技术 /115
4.6.1 概述 /116
4.6.2 云存储的模型与应用 /117
4.6.3 云存储的分类和管理工具 /121
4.6.4 基于云存储技术实现在线备份的安全 /124
4.6.5 基于云的灾难恢复功能 /126
4.7 本章小结与扩展阅读 /127
思考题 /127
参考文献 /127
第5章 海量存储系统的体系结构与管理 /128
5.1 海量存储系统的体系结构 /128
5.1.1 多级存储层次的基本概念 /128
5.1.2 多级存储层次的性能分析 /130
5.2 分布式文件系统 /131
5.2.1 分布式文件系统的基本概念 /131
5.2.2 分布式文件系统的关键技术 /135
5.2.3 Ceph：一个Linux PB级分布式文件系统 /136
5.3 Hadoop及数据分布式管理 /138
5.3.1 Hadoop的基本概念 /138
5.3.2 Hadoop的实现 /139
5.3.3 Hadoop的应用 /140
5.4 海量传感数据管理系统的设计 /141
5.4.1 海量传感数据管理系统的设计要求 /141
5.4.2 海量传感数据管理系统的总体结构 /142
5.4.3 HBase数据库设计 /142
5.4.4 传感数据存储管理功能 /142
5.4.5 传感数据查看功能 /143
5.5 适应新型存储介质的存储体系结构 /143
5.5.1 存储体系结构的变化 /143
5.5.2 面向新型存储介质的存储体系结构 /146
5.6 本章小结与扩展阅读 /147
思考题 /148
参考文献 /148
第6章 存储管理自动化与优化技术 /149
6.1 存储管理的自动化与标准化 /149
6.1.1 为什么需要存储管理自动化 /149
6.1.2 哪些存储管理工作可以自动化 /150
6.1.3 存储管理自动化的实现 /151
6.1.4 存储管理的标准化 /152
6.1.5 SMI-S的主要技术特性及应用 /153
6.2 虚拟存储技术 /155
6.2.1 虚拟存储的特点 /155
6.2.2 存储虚拟化的关键技术 /156
6.2.3 虚拟存储的实现模式 /156
6.2.4 存储虚拟化的应对措施 /158
6.3 软件定义存储 /159
6.3.1 软件定义存储的基本概念 /159
6.3.2 软件定义存储的体系结构 /160
6.3.3 软件定义存储的理念对存储体系设计的影响 /161
6.3.4 软件定义存储实施过程需要考虑的问题 /162
6.3.5 软件定义存储的发展趋势 /163
6.4 数据备份与恢复 /163
6.4.1 数据备份与恢复的必要性 /163
6.4.2 数据备份与恢复的基本概念 /164
6.4.3 容灾与灾难恢复 /166
6.4.4 连续数据保护技术 /168
6.4.5 个人备份工具CrashPlan /172
6.5 重复数据删除 /176
6.5.1 重复数据删除的基本概念 /176
6.5.2 重复数据删除的基本方法 /177
6.5.3 重复数据删除的关键技术 /178
6.5.4 源端重复数据删除的利与弊 /179
6.5.5 重复数据删除解决方案实例 /180
6.6 本章小结与扩展阅读 /181
思考题 /182
参考文献 /182
第7章 存储技术在物联网中的应用 /183
7.1 物联网数据的特征与存储需求 /183
7.1.1 物联网数据的特征 /184
7.1.2 物联网数据的存储需求 /185
7.1.3 物联网数据存储系统的评价指标 /185
7.2 物联网数据存储模式及实现技术 /186
7.2.1 物联网数据存储模式分类 /186
7.2.2 物联网典型的存储实现技术 /186
7.2.3 物联网存储模式的比较分析 /189
7.2.4 物联网数据存储技术的发展趋势 /190
7.3 物联网数据存储的高效解决方案 /190
7.3.1 物联网数据存储面临的挑战 /191
7.3.2 物联网数据存储的研究基础 /191
7.3.3 物联网数据存储的体系结构 /192
7.3.4 物联网数据存储的实现方法 /193
7.3.5 实例研究和讨论 /196
7.4 物联网数据中心设计的关键技术 /198
7.4.1 物联网数据中心面临的挑战 /199
7.4.2 物联网数据中心的总体结构 /200
7.4.3 物联网数据中心的应用 /203
7.5 TinyOS中的数据存储 /205
7.5.1 TinyOS简介 /205
7.5.2 卷 /206
7.5.3 存储配置数据 /206
7.5.4 存储日志数据 /210
7.5.5 存储大数据块 /212
7.6 无线传感器网络中的容错数据存储技术 /212
7.6.1 概述 /213
7.6.2 WSN容错存储的相关研究进展 /213
7.6.3 设计WSN容错存储方案应考虑的因素 /214
7.6.4 备份与恢复机制 /216
7.6.5 性能评价 /218
7.7 本章小结与扩展阅读 /220
思考题 /221
参考文献 /221
第8章 新型存储技术及发展趋势 /222
8.1 存储介质 /222
8.1.1 磁存储介质 /222
8.1.2 光存储介质 /227
8.1.3 半导体存储器 /229
8.1.4 DNA存储 /230
8.1.5 基于纳米颗粒的存储技术 /232
8.2 固态硬盘技术 /232
8.2.1 固态硬盘的结构与性能优化 /233
8.2.2 闪存感知的RAID技术 /237
8.2.3 基于PCIe接口的闪存阵列 /245
8.3 铁电存储器 /249
8.4 相变存储器 /250
8.5 阻变存储器 /251
8.6 自旋转移矩磁存储器 /254
8.7 本章小结与扩展阅读 /257
思考题 /258
参考文献 /258
精品教材 更多
