h3c onestor存储产品技术
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H3C ONEStor存储产品技术
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掌握ONEStor产品的技术原理
掌握ONEStor产品的部署和基本配置
学习完本课程,您应该能够:
2
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1.ONEStor产品技术原理
2. ONEStor产品基本组网、规划及配置
目录
3
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云计算、虚拟化带来的变化
4
计算虚拟化平台
VM VM VM VM VM
计算虚拟化需要共
享存储池,业务增
长以及虚拟机的增
加要求存储资源可
平滑线性扩展
虚拟化环境要求存储易
使用、管理简单并可快
速部署
要面向虚拟机提供的
存储服务,并实现类
似虚拟机的迁移性和
灵活性
大型云计算中心带来
更高性能以及更大容
量的需求,需要保障
存储最佳的性价比
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存储系统的演进
5
Titl
e
Titl
e
Titl
e
Titl
e
Server
SAN
SSD 超融合架构
SDS
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Server SAN需求总结
6
通用的商业硬件(CPU/HDD/SSD)
软件定义存储
具备线性扩展能力
易于和计算虚拟化的结合
和云的结合
支持多种存储需求(块、文件、对
象)
易运维管理
?ONEStor
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ONEStor的技术特点
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线性扩展能力(Scale-out)
– 所有部件都可以线性扩展
– 横向扩展数量无理论限制
可靠性
– 任何节点、部件的失效是常态
– 组件无单点故障
性能
– 性能随节点线性增长
智能
– 数据的自动均衡能力
– 数据的自我修复能力
统一存储业务
– 统一支持块、对象、文件
易用性
– 运维部署
– 场景化配置
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ONEStor系统对外提供统一的存储服务
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底层存储服务集群由分布式、可智能负载分担、自适应节点组成,提供系统级别的高可靠、高性能、高可用性
库函数接口应用可通过 C, C++, Java, Python, Ruby, PHP等接口访问底层存储集群
对象服务通过S3/Swift接口为用户提供对象存储服务
块设备服务以内核模式或QEMU模式为物理机或虚拟机提供分布式块设备服务
文件服务为客户提供兼容POXIS语义的分布式文件系统服务
应用 应用 主机/虚拟机 客户端ONEStor系统的软件逻辑分层:
底层存储服务集群,这一层是一个对象存储系
统,RADOS采用C++开发。
库函数接口 :这一层的功能是对底层存储服务
进行抽象和封装,并向上层提供API(包括C和C++、
Java、Python、Ruby和PHP的支持。
高层应用接口 : 这一层包括了三个部分:对象
服务、块设备服务、文件服务等三部分
应用层 :这一层就是不同场景下对于ONEStor各
个应用接口的各种应用方式。
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ONEStor领先的分布式架构
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Failure reporting, map distribution
Object I/O
OSDs
Clients
Monitors高扩展性:--支持容量的动态扩展,PB级,
EB级
高可靠性:--没有单点故障,多数据副本,
自动管理,自动修复
高性能:--数据分布均衡,并行化,对
于对象存储和块存储,不需要元
数据服务器
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ONEStor实现高可靠性基本方法
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多副本技术
假定某个副本在一段时间内的有效率是P,则N的副本在这段时间内同时失效的概率是(1-P)N,从而副本的可靠性就是:1- (1-P)N
举例:P=0.9 N=3, 计算得整体可靠性为:0.999
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ONEStor高扩展性的基础
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基于算法的数据放置策略 1. 将文件分割成若干对象
单元。
2. 将每个对象单元映射到
一个确定的PG(放置组)。
3. 利用CRUSH算法,将每
个PG映射到一组OSD集
合。
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ONEStor分布式算法的基本流程
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ONEStor中在对象和设备之间有两个概念: Pool和PG (Placement
Group),每个对象要先计算对应的Pool,然后计算对应的PG,通过
PG可得到该对象对应的多个副本的位置,这些副本中第一个是
Primary,其余被称为replica。假设一个对象foo,其所在的pool是
bar,计算device的方式如下:
1. 计算foo (object)的hash值得到0x3F4AE323
2. 计算bar (pool)的pool id得到3
3. pool bar中的PG数量为256,0x3F4AE323 mod 256 = 23,
所以PG的id为3.23 (PG的数量需要达到满足在PG中均衡的目的)
4. 通过PG的映射表计算(CRUSH)该PG对应的OSD为[24, 3, 12],
其中24为primary,3,12为replica
其中第四步是CRUSH算法的核心,CRUSH 算法通过每个设备的权重来计算数据对象的分布。对象分布是由cluster map和data distribution policy决定的。cluster map描述了可用存储资源和层级结构(比如有多少个机架,每个机架上有多少个服务器,每个服务器上有多少个磁盘)。data distribution policy由placement rules组成。rule决定了每个数据对象有多少个副本,这些副本存储的限制条件(比如3个副本放在不同的机架中)。CRUSH根据cluster, rule和pgid算出x到一组OSD集合(OSD是对象存储设备):(osd0, osd1, osd2 … osdn) = CRUSH(cluster map, rule, pgid)
带来的好处:任何组件都可以独立计算出每个object所在的
位置(去中心化)。
只需要很少的元数据(cluster map),只要当删
除添加设备时,这些元数据才需要改变。
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ONEStor系统的智能集群维护方法
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Failure detection
•如果一个OSD发现和自己共同承载一个PG的另一个OSD无
法联通,则会将这一情况上报monitor。
•如果一个OSD demon发现自身工作状态异常,也将把异常
情况主动上报给monitor。
•Monitor 通过 Heartbeat 来得知 OSD 下线。
Failure recovery
•一个新的OSD上线后,计算出自己所承载的PG,以及和自
己承载同一个PG的其他OSD。
•新OSD将与这些OSD取得联系。如果这个PG目前处于降级
状态(即承载该PG的OSD个数少于正常值),则其他OSD
将把这个PG内的所有对象和元数据复制给新OSD。
•如果没有新的OSD加入,降级的PG也将计算出其他OSD,
完成数据复制。
•如果是已有故障OSD恢复,会从维护的相同PG的OSD完成
数据复制。
Re-balancing
•如果该PG目前一切正常,新增加OSD将替换掉现有OSD中
的一个(PG内将重新选出Primary OSD),并承担其数据。
•在数据复制完成后,被替换的OSD将退出该PG
集群维护-信息扩散何时认为信息改变:若干个monitor共同负责整个ONEStor集群中所有OSD状态的发现与记录,然后扩散至全体OSD以及Client。常见的上报有两种情况:•一是新的OSD被加入集群•二是某个OSD发现自身或者其他OSD发生异常。
如何扩散:•首先,cluster map信息是以增量形式扩散的。•其次,cluster map信息是以异步且lazy的形式扩散的。
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1. ONEStor产品技术原理
2. ONEStor基本组网、规划及配置
目录
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ONEStor软件结构
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Handy 存储系统的管理组件。提供管理、运维整个存储系统的Web用户界面。部署有Handy组件的主机是存储系统的“管理节点”
MON 存储系统的监控组件。维护整个存储系统的全局状态,持有整个存储系统的元数据信息。部署有MON组件的主机是存储系统的“监控节点”
OSD 存储系统的存储组件。提供具体的数据存储服务。部署有OSD组件的主机是存储系统的“存储节点 ”。默认情况下,一块硬盘对应一个OSD。
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IPSAN组网
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要求:1、集群至少三个节点2、至少两副本,建议三副本3、“三网”分离管理网络、存储业务网络、存储集群后端网络建议分离。
操作系统要求:CAS系统或者ubuntu14.04.3
块存储挂载方式:iscsi通过集群业务网挂载
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CAS融合组网
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要求:1、集群至少三个节点2、至少两副本,建议三副本3、“三网”分离管理网络、存储业务网络、存储集群后端网络建议分离。
操作系统要求:CAS系统
块存储挂载方式:CVK节点通过127.0.0.1挂载
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VDI组网
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要求:1、集群至少三个节点2、至少两副本,建议三副本3、“三网”分离管理网络、存储业务网络、存储集群后端网络建议分离。4、每个ONEStor节点配备SSD,且SSD与HDD的比例为1:3或1:4
操作系统要求:CAS系统或者ubuntu14.04.3
块存储挂载方式:iscsi通过集群业务网挂载
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VDI组网
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要求:1、集群至少三个节点2、至少两副本,建议三副本3、“三网”分离管理网络、存储业务网络、存储集群后端网络建议分离。4、每个ONEStor节点配备SSD,且SSD与HDD的比例为1:3或1:4
操作系统要求:CAS系统或者ubuntu14.04.3
块存储挂载方式:iscsi通过集群业务网挂载
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服务器兼容性
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仅支持以下型号服务器作为节点物理服务器:
H3C UIS R190 G2服务器
H3C UIS R390 G1服务器
H3C UIS R390 G2服务器
H3C UIS B390服务器
Dell PowerEdge R720服务器
对于未在兼容性列表中的服务器,需要先进行安装测试
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监控/存储节点配置要求
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硬件类型 硬件规格
CPUCPU主频*CPU个数*每个CPU核数≥(数据盘个数*1 GHz)
内存 1G内存/TB数据盘容量
硬盘系统盘 建议2块硬盘
数据盘 ≥1块硬盘
RAID卡必配。RAID卡Cache推荐配置不小于2 G
网卡 ≥3个网口
硬件配置要求
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管理节点配置要求
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硬件类型 硬件规格CPU 最低配置2 GHz,推荐配置4 GHz
内存 最低配置8 GB,推荐配置16 GB
硬盘 最低配置50 GB,推荐配置100 GB
硬件配置要求
节点 操作系统配置需求 备注
管理节点
Ubuntu 14.04
H3C CAS-E0218
H3C CAS-E0222 Ubuntu系统需要安装OpenSSH server、DNS server和Samba file server应用
监控/存储节点
Ubuntu 14.04
H3C CAS-E0218
H3C CAS-E0222
操作系统要求
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客户端要求
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Google Chrome(推荐) 28.0及以上
Mozilla Firefox 36.0及以上
Opera 30.0及以上
Internet Explorer 不支持
用户不需要安装客户端软件,使用浏览器即可访问ONEStor
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集群逻辑角色规划
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物理主机n物理主机5物理主机4物理主机3物理主机2物理主机1
存储节点
......
监控节点
存储节点
监控节点 监控节点
存储节点 存储节点
管理节点
存储节点 存储节点
ONEStor存储集群
角色 描述
管理节点 节点上安装了管理组件Handy,为存储集群提供管理服务
监控节点 节点上安装有MON组件,维护存储的全局信息
存储节点 节点上安装有OSD组件,提供存储服务
• 要求至少部署3个监控节点,为奇数。
• 监控节点和存储节点可以部署在同一个节点上。
• 当存储集群中的节点数等于3时,受物
理服务器的限制。管理节点、监控节点、存储节点可以合一部署。
• 当存储集群中的节点数大于3时,管理
节点、监控节点、存储节点三者不建议部署在同一节点上。
• 当存储集群中的节点数大于3时,单台服务部署同时部署3个角色,该物理服
务器故障会同时引起该节点上的监控节点、管理节点、存储节点同时故障。站在风险分担的角度,当物理服务器有富余时,可以将存储节点、管理节点、监控节点分离在不同的物理服务器上。
• 管理节点(handy)可以单独部署在一台物理服务器上。
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存储规划
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系统盘:
至少两块做raid1,若物理服务器上部署为管理节点(Handy),至少100GB的容量空间。
数据盘:
每节点至少1块,建议转速在10K以上,单块盘做raid0,建议在集群内的使用相同类型的硬盘。
建议使用相同接口类型(SAS/SATA)、相同转速、相同容量的硬盘。
SSD加速盘:
可选,配置为Raid 0,建议每台服务器的SSD硬盘个数:HDD个数为1:3或1:4。每块数据盘对应会一个读/写缓存分区。
配置读、写缓存加速时,请注意:
读缓存分区大小*存储节点上数据盘的个数<分配给读缓存空间的SSD加速盘容量
写缓存分区大小*存储节点上数据盘的个数<分配给写缓存空间的SSD加速盘容量
对于系统盘和数据盘:
若对应Raid卡支持断电保护功能且运行正常,则建议开启Raid卡缓存。
若对应Raid卡不支持断电保护功能或断电保护模块运行不正常,则必须关闭Raid卡缓存。
ONEStor副本机制(2~N副本)来保障数据的可靠性。如果使用N副本,则可用容量是裸容量的N分之1 。
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网络规划
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逻辑网络平面 描述
管理网络 用户可以通过管理网络访问ONEStor集群,对存储进行管理和维护。
存储业务网络 上层客户端的IO业务通过存储业务网络与ONEStor集群进行通信。
存储集群后端网络 ONEStor集群内部的节点通过存储集群后端网络相互通信。并不对外提供服务。
集群中的每个物理节点至少配置三个网口,分别对应管理网络、存储业务网络、存储集群后端网络。
存储集群后端网络之间使用万兆网络进行通信。
管理网络、存储业务网络根据具体需求选择千兆或者万兆网络进行通信。
建议网口采用端口绑定配置。
管理网络 存储业务网络 存储集群后端网络
172.16.36.0/24 172.16.136.0/24 192.168.36.0/24
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CPU规划
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至少为管理节点(Handy)分配4GHz的CPU资源。
建议ONEStor集群内部各节点的CPU型号保持一致。
OSD组件为CPU敏感型组件, 至少要为一个OSD进程分配1GHz的CPU计算能力。
若物理服务器上部署了ONEStor集群中的逻辑角色-“存储节点”,则需要考虑OSD进程对CPU资源的消耗。一块硬盘对应一个OSD进程。
建议为一个MON进程分配2GHz的CPU资源。
若物理服务器上部署了ONEStor集群中的逻辑角色-“监控节点”,则需要考虑MON进程对CPU资源的消耗。
规划时,需要考虑其他非存储服务对CPU资源的消耗。
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内存规划
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至少为管理节点(Handy)分配16 GB内存。
至少为1个MON进程分配1 GB内存。
若物理服务器上部署了ONEStor集群中的逻辑角色-“监控节点”,则需要考虑MON进程对内存资源的消耗。
部署有“存储节点”的物理服务器,要为每TB的硬盘容量分配1GB内存。
例子:假设物理服务器上有200TB的容量用于存储服务,则需要给“存储节点”分配200*1GB的内存。
规划时,需要考虑其他非存储服务对内存资源的消耗。
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ONEStor部署流程
29
开始
部署基础操作系统
安装Handy
部署系统软件
在客户端上挂载存储
结束
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部署基础操作系统
30
CAS系统对与使用CAS系统的组网,请按照CAS开局指导进行各节点的部署(CAS安装包含在CAS集成部署服务中)。操作系统安装完毕后,根据组网需求配置好网络。
Ubuntu系统对于使用Ubuntu14.04.3操作系统的组网,具体部署步骤请参考ONEStor开局指导书附录。操作系统开启root用户登录权限、ssh功能,根据组网需求配置网络。
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管理软件Handy安装
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root@ubuntu:~/ONEStor# tar -zxvf ONEStor-1.00.10.tar.gz
root@ubuntu:~/ONEStor# chmod 777 install.sh
root@ubuntu:~/ONEStor# ./install.shPlease run 'sudo calamari-ctl initialize' to complete the installation.[INFO] Loading configuration..[INFO] Starting/enabling salt...[INFO] Starting/enabling postgres...[INFO] Initializing database...[INFO] Initializing web interface...[INFO] Create superuser for Handy web UI.Username (leave blank to use 'root'): root //配置超级用户名Email address: //配置Email地址Password: //配置密码Password (again): //重新输入密码
说明:a、当CVM(Cloud Virtualization Manager)和CVK(Cloud Virtualization Kernel)装在一起且集群中只有一个CVM起作用。管理节点(Handy)建议安装在非CVM节点b、一个CVM节点独立部署,不和CVK装在一起。管理节点(Handy)建议安装在CVM节点c、CVM双机热备情况下,管理节点(Handy)装在备用CVM节点。
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系统软件部署
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打开浏览器输入handy的管理IP地址,输入安装时设置的用户密码,登陆handy管理页面
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License管理
• 试用license30天、50TB
• 临时license可登陆LMP平台申请
• 正式license目前为CTO模式,软件部署完成后在官网进行注册
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http://www.h3c.com.cn/Service/Authorize_License/Achieve_License/
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系统软件部署
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ONEStor存储集群对时钟的一致性要求很高,“时钟同步”策略推荐“开启”。ONEStor存储集群的时钟同步策略通过NTP实现,但要避免ONEStor存储集群中的NTP时钟同步策略与其他服务的NTP时钟同步策略出现冲突。
若需要开启“写缓存”加速,则勾选“开启”;若不需要开启“写缓存”加速,则勾选“关闭”。
若需要开启“读缓存”加速,则勾选“开启”;若不需要开启“读缓存”加速,则勾选“关闭”。
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系统软件部署
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系统软件部署
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系统软件部署
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TGT高可用(可选)
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存储池管理
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存储块管理
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对象管理
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客户端对接
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客户端为CAS1、融合组网时,CAS挂载127.0.0.12、独立组网时,CAS挂载TGT高可用的IP地址
客户端为Linux挂载TGT高可用的IP地址iscsiadm -m discovery -t sendtargets –p IP iscsiadm -m node --targetname target -p IP –l
客户端为Windows使用Microsoft iSCSI Initiator挂载存储的TGT 虚拟IP
客户端为VmwareVmware vspare vclient上挂载存储的TGT虚拟IP
若涉及Vmware与ONEStor存储的对接,则要求关闭Vmware 的VAAI特性。关闭Vmware的VAAI参数对Vmware ESXi主机的全局均有影响,请仔细评估现场的Vmware能否关闭VAAI特性
客户端对接ONEStor存储时,同一个TGT应尽量避免被客户端连接多次。如果存在相关业务需求,请评估客户端侧是否有保证数据一致性的机制
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运维监控
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日志管理
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操作日志记录用户对ONEStor系统所做的操作
系统日志记录ONEStor系统生成的日志,可下载整个平台的日志。
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资料归档
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H3C ONEStor存储技术白皮书
H3C ONEStor存储安装指导
H3C 2014 ONEStor 产品开局指导书
H3C 2014 ONEStor 维护指南……
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课程总结
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通过本课程,我们学习了:
ONEStor存储的技术原理
ONEStor存储软件的基本结构和部署
ONEStor存储的基本功能配置
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