淺析基于IP SAN的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

徐敏嬌

（華東師范大學(xué)軟件學(xué)院，上海 200000）

淺析基于IP SAN的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

徐敏嬌

（華東師范大學(xué)軟件學(xué)院，上海 200000）

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)(SAN-Storage Area Network)一般采用FC SAN(Fiber Channel Storage Area Network),FC SAN價(jià)格昂貴，性能優(yōu)越。但由于光纖的距離限制，意味著在遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)時(shí)FC SAN不是一個(gè)很好的選擇。IP SAN可以充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，在IP網(wǎng)絡(luò)的兩端采用光纖連接的SAN，通過IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。IP SAN的常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有本地(Native)拓?fù)?，?Bridging)拓?fù)?，外?Extension)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

IP；SAN；存儲(chǔ)；網(wǎng)絡(luò)

（一）IP SAN概述

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)(SAN-Storage Area Network)一般采用FC SAN(Fiber Channel Storage Area Network),FC SAN價(jià)格昂貴，性能優(yōu)越。但由于光纖的距離限制，意味著在遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)時(shí)FC SAN不是一個(gè)很好的選擇。例如一個(gè)公司有兩個(gè)分部，相距500km，那么則難以采用FC SAN布局。同時(shí)一般中小型企業(yè)對(duì)于FC SAN昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施依然望塵莫及。

IP SAN(Internet Protocol Storage Area Network)由此應(yīng)運(yùn)而生。IP SAN可以充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，在IP網(wǎng)絡(luò)的兩端采用光纖連接的SAN，通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。使用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸有很多優(yōu)點(diǎn)。首先IP的管理更加簡(jiǎn)單，IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相當(dāng)成熟，IP SAN減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜度。企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理人員就可以完成日常的管理與維護(hù)工作。其次IP的兼容性更好，不同廠商之間的產(chǎn)品具有互操作性。而且IP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由很多健壯，成熟的機(jī)制。傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)基于文件級(jí)別(file-level)的，而IP SAN提供通過已有的IP網(wǎng)絡(luò)基于塊級(jí)別(block-level)的傳輸。基于IP的塊級(jí)存儲(chǔ)(Block storage over IP)有多種不同的方法，目前最常用的三種協(xié)議是：iSCSI(Internet Small Computer System Interface),FCIP(Fiber Channel over IP)，iFCP(Internet Fiber Channel Protocol)。

（二）IP SAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

IP SAN的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是兩個(gè)或者更多FC SAN島(FC SAN island)之間用IP網(wǎng)絡(luò)相連(如圖1)。FC SAN島之間依然采用傳統(tǒng)FC SAN的架構(gòu)，有光纖連接存儲(chǔ)(storage)和服務(wù)器(servers)。

圖1

圖1是外展(Extension)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這是一種最具代表性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也是在實(shí)際中運(yùn)用最多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)島(island)發(fā)出傳遞數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，F(xiàn)C數(shù)據(jù)必須通過iFCP或者FCIP協(xié)議封裝，到達(dá)另一端島(island)時(shí)再解除封裝。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)妥善解決了FC SAN不能克服的遠(yuǎn)距離傳輸問題。實(shí)際應(yīng)用中IP SAN有多種靈活多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還有較常用的本地(Native)拓?fù)?，?Bridging)拓?fù)洹?/p>

本地(Native)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似圖1，只是存儲(chǔ)和服務(wù)器之間全部采用以太網(wǎng)連接，沒有光纖設(shè)備。傳輸采用iSCSI(Internet SCSI)協(xié)議，iSCSI協(xié)議以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，發(fā)起者(Initiators)可能直接連接到iSCSI目標(biāo)(iSCSI Targets)，也可能通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的路由器(routers)和交換器(switchs)連接。

橋(Briding)拓?fù)涞姆?wù)器群和存儲(chǔ)部分分開，服務(wù)器端個(gè)服務(wù)器之間以以太網(wǎng)連接，沒有FC設(shè)備，而存儲(chǔ)部分則用光纖連接，數(shù)據(jù)傳輸較快。兩端用網(wǎng)橋連接起來，服務(wù)器端的請(qǐng)求通過網(wǎng)橋設(shè)備到達(dá)存儲(chǔ)端，存儲(chǔ)端的數(shù)據(jù)通過某種協(xié)議封裝后通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用于已存在一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的部門去訪問該部門用FC連接大型存儲(chǔ)設(shè)備。如圖2。

圖2

（三）基于塊級(jí)別的存儲(chǔ)

不同于傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，IP SAN和FC SAN，直連存儲(chǔ)(DAS-Directly Attached Storage)一樣，是基于塊級(jí)別(Block-level)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。下面的小節(jié)將簡(jiǎn)單介紹最常用的三種協(xié)議：iSCSI，F(xiàn)CIP和iFCP。每一種協(xié)議都對(duì)IP進(jìn)行了擴(kuò)充，并使得服務(wù)器與外部存儲(chǔ)之間的連接更加便捷。

1.iSCSI(SCSI over IP)

iSCSI提供了一種在TCP/IP上傳輸SCSI數(shù)據(jù)和指令的方法，通過將SCSI命令封裝在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸。封裝工作在主機(jī)的總線適配器(HBA-Host Bus Adapter)完成。這就要求主機(jī)必須配置一塊iSCSI HBA卡?；谥鳈C(jī)封裝的iSCSI I/O一般用一塊以太網(wǎng)卡進(jìn)行封裝。因?yàn)閕SCSI數(shù)據(jù)和指令基于IP傳輸，因此可以通過路由技術(shù)或交換技術(shù)傳送到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備。

2.FCIP(FC over IP)

通過IP網(wǎng)絡(luò)的隧道（Tunneling）技術(shù)，將FC數(shù)據(jù)幀封裝在IP包進(jìn)行傳輸。由一對(duì)橋（Bridge）設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝與解封。這種協(xié)議對(duì)于擴(kuò)展FC SAN之間的距離非常有效。不同于下面即將介紹的iFCP協(xié)議，如果主機(jī)與存儲(chǔ)的距離較遠(yuǎn)，F(xiàn)CIP協(xié)議只支持端到端的連接，主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間沒有路由和交換。由此，F(xiàn)CIP最常運(yùn)用于兩個(gè)孤立的島(island)之間的數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)島之間只有一個(gè)第二網(wǎng)(Frabic)。

3.iFCP(IP as the inter-switch fabric)

同樣也是利用現(xiàn)有的IP基礎(chǔ)設(shè)備，iFCP使用IP作為光纖通道交換機(jī)之間的交換協(xié)議，這點(diǎn)與FCIP相類似，但iFCP支持的并不是端到端（point-to-point）的連接，該協(xié)議支持主機(jī)通過現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)獲取存儲(chǔ)能力。例如，如果存儲(chǔ)和主機(jī)之間距離較遠(yuǎn)，存儲(chǔ)和主機(jī)之間可以用路由器或者交換機(jī)相連，最經(jīng)典的模式是才有Core/Edge的擴(kuò)展方式來提供最多的可用端口。

（四）結(jié)論

IP SAN基于FC SAN的基礎(chǔ)做了以下改進(jìn)，克服了傳統(tǒng)FC SAN的許多瓶頸。首先，IP SAN的存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在IP網(wǎng)絡(luò)上，這使得其具有了網(wǎng)絡(luò)傳輸(NAS-Network Attached Storage)的部分優(yōu)點(diǎn)，即用戶可以“隨時(shí)隨地”的取用數(shù)據(jù)。其次，IP SAN可以使用與遠(yuǎn)距離高性能傳輸，其距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于FC SAN的建議距離(200km以內(nèi))。再次，IP SAN可以利用現(xiàn)有的IP基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，不需花費(fèi)巨大的代價(jià)淘汰原有的設(shè)備換取高性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。最后，IP SAN的管理簡(jiǎn)單，F(xiàn)C SAN通常需要一個(gè)經(jīng)過專門培訓(xùn)的SAN管理員，而IP SAN則顯得“平易近人”，一般的IP網(wǎng)絡(luò)管理員均可以操作。

[1] Information and Storage Management[M].EMC Corporation,2007.

[2] 高增榮.存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)IP SAN與FC SAN技術(shù)[J].甘肅科技縱橫,2005(3).

[3] 白廣思.FC SAN與IP SAN架構(gòu)比較新論[J].情報(bào)科學(xué),2007(9).

[4] 鄭煒.基于IP-SAN的海量存儲(chǔ)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[C].西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)軟件與理論(專業(yè))博士論文,2007.

[5] 郭義凱,燕琳.非編網(wǎng)的IP SAN架構(gòu)[J].電視工程,2007(9).

TP333

A

1008-1151(2010)04-0035-01

2010-01-05

徐敏嬌，女，上海人，華東師范大學(xué)軟件學(xué)院在讀生，研究方向?yàn)樾畔⒋鎯?chǔ)。