談基于SAN網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的研究

摘要：本文針對SAN（Storage Area Network）的網(wǎng)絡(luò)儲存技術(shù)進行了詳細的分析，通過將SAN技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)存儲，能夠有效緩解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量日益增大所導(dǎo)致的存儲壓力。

關(guān)鍵詞：SAN網(wǎng)絡(luò)儲存；儲存技術(shù)

中圖分類號：TP333 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對計算機和網(wǎng)絡(luò)的依賴越來越強，從節(jié)能和環(huán)保等因素考慮，越來越多的企業(yè)都實現(xiàn)了無紙化辦公。計算機應(yīng)用迅猛發(fā)展的同時，計算機存儲信息量也不斷增長，需要存儲大量的數(shù)據(jù)。如何才能簡便、安全、快速地存儲這些數(shù)據(jù)？這對存儲管理過程中所涉及的容量和速度是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，數(shù)據(jù)存儲成為一個重要的課題，大部分國內(nèi)外研究機構(gòu)都在研究和開發(fā)專門的數(shù)據(jù)存儲解決方案。網(wǎng)絡(luò)存儲成為主流的存儲技術(shù)。本文重點探討基于SAN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存儲。

1 SAN 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)

SAN（Storage Area Network） ，即存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。它是隨著客戶機-服務(wù)器（C/S）這一模式的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。它的存儲解決方案是與傳統(tǒng)的局域網(wǎng)（LAN）備份方案并行發(fā)展起來的，采用并借鑒了 LAN 的一些技術(shù)。SAN 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的構(gòu)成與 LAN 或廣域網(wǎng)（WAN）相似。和以前的以主機為中心的存儲模式不同，SAN 技術(shù)的存儲和管理不再是基于集中式的，而是采用分布式的管理和存儲技術(shù)。以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。在多種光通道傳輸協(xié)議逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)化并且跨平臺群集文件系統(tǒng)投入使用后，SAN最終將實現(xiàn)在多種操作系統(tǒng)下，最大限度的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)優(yōu)化管理，以及系統(tǒng)的無縫擴充。

SAN的傳輸速度要比LAN所支持的傳輸速度快得多，另外， SAN將LAN從繁重的數(shù)據(jù)備份工作中解脫了出來，從而優(yōu)化了LAN的性能，并使用戶得到最優(yōu)化的存儲服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)使用。

1.1 光纖通道技術(shù)（FC）

光纖通道技術(shù)是基于美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）的 X3.230-1994 標(biāo)準(zhǔn)（ISO14165-1），而創(chuàng)建的基于塊的網(wǎng)絡(luò)方式。該技術(shù)詳細定義了在服務(wù)器、轉(zhuǎn)換器和存儲子系統(tǒng)（例如，磁盤列陣或磁帶庫）之間建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所需的連接和信號.光纖通道采用光纖、同軸銅質(zhì)電纜或者雙絞合銅質(zhì)電纜，以 1Gbps、2Gbps、4Gbps 和最新的 10Gbps 速率傳輸 SAN 數(shù)據(jù)，同時，延遲時間短，盡量縮短數(shù)據(jù)請求和發(fā)送的遲緩時間。光纖通道技術(shù)所提供的服務(wù)主要分為以下四種類別：

1.1.1 FC Class-1：專用于連接，全部帶寬，發(fā)送確認；

1.1.2 FC Class-2：發(fā)送確認，但不采用全部帶寬；

1.1.3 FC Class-3：發(fā)送不作確認，不過管理費用的降低可以明顯地改進其性能；

1.1.4 FC Class-4：發(fā)送確認，具有諸如虛擬連接和部分帶寬的先進特點。

光纖通道技術(shù)是結(jié)合了通道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點開發(fā)出來的，采用光纖通道協(xié)議（FCP）和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP），光纖通道技術(shù)實現(xiàn)的SAN融合了通道接和網(wǎng)絡(luò)連接的優(yōu)點，一種非?？煽康募夹g(shù)。一般而言，主機采用的總線適配器卡（HBA）和交換機的性能非常強大，將設(shè)備故障率降到最低。光纖通道 SAN 結(jié)構(gòu)允許多有重連接線路和冗余線路，因此，若某個硬件出現(xiàn)故障或電纜出現(xiàn)問題時，可以找到一條新的通道，這樣傳輸轉(zhuǎn)換到另外一個通道，可以保持存儲和應(yīng)用程序之間的連接（可靠性能會有所下降），直到故障排除。此外，多重連接可以進行合并，以獲得更好的帶寬。例如，將兩個 2Gbps 的連接進行聚合，可以有效地達到一個 4Gbps 數(shù)據(jù)帶寬的性能。這種多重或冗余連接的可行性，能夠使SAN可靠性增強，實現(xiàn)負載均衡，并且能夠動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)繁忙通道或瓶頸，有效利用使用較少的通道進行數(shù)據(jù)傳輸。

1.2 基于 SAN 的網(wǎng)絡(luò)備份技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份是一套比較成熟的備份方案，其基本設(shè)計思想是利用一臺服務(wù)器連接合適的備份設(shè)備加上備份軟件，實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各主機上關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的自動備份管理。在有些特殊環(huán)境下，也可以在網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)量比較大的幾個服務(wù)器上同時安裝備份軟件，由主控服務(wù)器統(tǒng)一管理，其它服務(wù)器作為受控服務(wù)器。通過合理的設(shè)備連接可以減少數(shù)據(jù)備份時對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的過重負載。數(shù)據(jù)備份設(shè)備一般都采用磁帶存儲設(shè)備，包括磁帶機和磁帶庫。在部門級和企業(yè)級數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)中一般都采用磁帶庫，實現(xiàn)自動備份操作。磁帶庫是由多臺磁帶驅(qū)動器、一個或兩個機械手和數(shù)十或數(shù)百個磁帶槽組成大型存儲設(shè)備，主要用于大數(shù)據(jù)量文件備份、歸檔等應(yīng)用。磁帶庫的性能主要取決于其內(nèi)置的磁帶驅(qū)動器。隨著磁盤技術(shù)的發(fā)展，容量越來越大，價格也不斷的降低，我們也可以采用磁盤陣列的方式對數(shù)據(jù)的存儲與備份，磁盤的優(yōu)點是比磁帶讀取速度快，效率高，缺點是不能實現(xiàn)離線存儲。

1.3 集群存儲技術(shù)

現(xiàn)在已有許多種成功的集群產(chǎn)品。其中 Digital 為 VAX 系統(tǒng)開發(fā)的 VMS 集群相當(dāng)成功， IBM 的 Parallel Sysplex 計算環(huán)境也很好。多年以來 IBM 一直在出售大型主機時宣稱小型系統(tǒng)的集群無法與一臺大型多處理機系統(tǒng)相比。但后來，費用和可擴展性問題使得 IBM 不得不轉(zhuǎn)向另一種處理器基礎(chǔ)技術(shù)（用 CMOS代替雙極管），并且在連接這些處理器時采用了集群方法。在開放系統(tǒng)領(lǐng)域，包括PC 領(lǐng)域，實際上每個系統(tǒng)供應(yīng)商和系統(tǒng)軟件供應(yīng)商都有了一定數(shù)量和類型的集群產(chǎn)品。

2 基于SAN的存儲結(jié)構(gòu)

要正確理解SAN，我們可以從物理架構(gòu)上來理解它，SAN的管理是集中而且高效的，它脫離了普通的局域網(wǎng)，自已是一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。在傳統(tǒng)的服務(wù)器與存儲系統(tǒng)的連接通常難于更新或集中管理，每臺服務(wù)器必須關(guān)閉才能增加和配置新的存儲。相比較而言，SAN不必中斷與服務(wù)器的連接即可增加存儲容量，用戶可以在線添加、刪除設(shè)備、動態(tài)調(diào)整存儲網(wǎng)絡(luò)，將異構(gòu)設(shè)備統(tǒng)一納入SAN的管理范圍。SAN的集中管理數(shù)據(jù)的特點大大降低了企業(yè)的總體擁有成本和管理效率。

3 SAN的優(yōu)點

3.1 SAN具有出色的可擴展性，不必中斷與服務(wù)器連接即可增加存儲。

3.2 可集中管理數(shù)據(jù)，從而降低總體擁有成本。

3.3 利用光纖通道技術(shù)，SAN可以高效率的傳輸數(shù)據(jù)塊，傳統(tǒng)上用于數(shù)據(jù)備份的網(wǎng)絡(luò)帶寬可以節(jié)約下來用于其他應(yīng)用。

3.4 SAN克服了傳統(tǒng)上與SCSI相連的線纜限制，極大地拓展了服務(wù)器和存儲設(shè) 備之間的距離，從而增加了更多連接的可能性。

3.5 在數(shù)據(jù)傳送過程中，SAN在通信結(jié)點（尤其是服務(wù)器）上的處理費用開銷更少，因為數(shù)據(jù)在傳送時被分成更小的數(shù)據(jù)塊。因此，光纖通道SAN在傳送大數(shù)據(jù)塊時非常有效，這使得光纖通道協(xié)議非常適用于存儲密集型環(huán)境。

4 結(jié)束語

總之，SAN是一種基于存儲網(wǎng)絡(luò)的解決方案。SAN在物理布局上與普通的局域網(wǎng)的類似，都是在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間通過專用的集線器、網(wǎng)關(guān)和光纖交換機建立連接的。但普通的局域網(wǎng)以Ethernet為接口，而SAN以FC接口和iSCSI接口等為主在傳送大數(shù)據(jù)塊時非常有效，并且具有出色的可擴展性，不必中斷與服務(wù)器連接即可增加存儲?？梢?，它具有高速度、可靠性、可擴展性。通過將SAN技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)存儲，能夠有效緩解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量日益增大所導(dǎo)致的存儲壓力。

參考文獻：

[1]法利（美）著，孫功星等譯.SAN存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（第2版）.機械工業(yè)出版社，2007.

[2]謝長生，傅湘林.一種基于iSCSI的SAN的研究與實現(xiàn)[J].計算機研究與發(fā)展，2008（40），5.