SAN存储网络解决方案

SAN存储网络解决方案
由于互连网的迅速发展，要求系统可集中和直接管理大量存储设备，而无需在分布服务器上建立多个存储设备；在线信息不断增加，对信息的可靠性的要求提高；存储设备与多种服务器（NT，UNIX）的同时跨接，实现文件系统的并行操作，使用户的应用系统变得更加灵活，结构更加合理；用户对信息种类的要求越来越多，传输中音频视频文件的数量大大增加；另外，网络管理者现今所遇到的一个关键性的网络数据交通瓶颈，就是服务器和存储装置间的连接问题，这主要是由于在SAN技术出现之前大多数的连结方式仍然是SCSI，SCSI是一种点对点的技术，在扩充性上并不甚好。

SAN是一种透过光纤通道(Fibre Channel)的gigabit传输速度网络，可在服务器和存储设备间提供更高的产出、更远的传输距离及更多的连接选择。

它的网络传输方式可用交换式(switched-access)或共享式(shared-access)的二种方式来建立，这二种方式都能提供比SCSI更好的扩充性、容错复原及侦测资讯等。

同时，SAN的基础架构也能在随着时间的使用而降低管理成本。

尤其当数据整合性及使用性成为关键性需求时，SAN的优点便显露出来了。

不管是小型工作群组或大型组织，都能获得SAN的相当好处。

什么是SAN技术？
SAN是一种将磁盘阵列或磁带与相关服务器连接起来的高速专用子网。

存储区域网（SAN）是一种全新的存储连接方式，是一个专有的、集中管理的、安全的信息基础结构。

它可以定义为是以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。

在多种光通道传输协议逐渐走向标准化并且跨平台群集文件系统投入使用后，SAN最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。

SAN技术的优势
首先，SAN是构建在存储器接口上的，使存储资源能够被构建于服务器之外，这样，多个主机服务器就能够在不影响系统性能或主网络的情况下分享这些存储资源。

也就是SAN 能将LAN上的存储转换到由存储设备组成的SAN上，使得数据的访问、备份和恢复不影响LAN的性能，在有大量数据访问时，不会大幅度降低网络性能。

在传统的集中式备份解决方案依赖IP网络作为其数据路径。

这样，仅传输的数据量就会使带宽处于饱和状态。

结果就使得计算机的带宽远远不能满足需求。

第二，可扩展性，由于在SAN中存储系统和服务器之间是通过FC集线器或存储交换机进行连接的，这样使得存储系统的扩展非常灵活，能符合用户不断增长的海量数据存储的需要。

第三，容错能力、高可靠性和高可用性，SAN中的存储系统通常具备可热插拔的冗余部件以确保可靠性。

第四，管理的方便性，集中式管理软件允许远程配置、监管和无人值守运行。

第五，支持异构服务器，UNIX、NT和NetWare服务器可同时连接。

第六，SAN的互连设备是通过高带宽光纤通道连接的，数据的吞吐量为
400M/sec，从距离上，与传统的SCSI相比它支持连接的能达到数十公里，而SCSI 最长为25米。

第七，能够有效地减少总体拥有成本(TCO)。

SAN网络的技术组成
建设一个企业存储区域网络（Storage Area Network，SAN）包含了许多相对复杂的技术。

SAN 有3 个要素：网络互连结构、管理软件和存储系统。

为了得到最佳的实际应用和现有应用程序的无缝支持，规划和集成显得格外重要。

网络互连结构
网络互连结构中的部件包括主机总线适配器、互连线缆/光缆、光纤通道协议、光纤集线器以及光纤交换机等。

下图显示了网络互连结构的简单框图。

SAN 光纤网的组成
光纤通道SAN由许多服务器和存储子系统组成，它们通过高速集线器或交换机进行互连。

光纤通道提供了许多优秀的性能，克服了SCSI技术在传输速度和传输距离上的限制。

在建设低延迟的SAN过程中，光纤通道技术显示出在超高性能表现、可扩充性、可管理性以及灵活性等方面的强大优势。

它允许用户在不重新配置服务器的情况下增加存储容量，在网管方面它能在整个网络结构中被当成一个元素进行整体管理，还能提供快速故障定位和排除。

光纤通道使用较大的数据块传输，能在硬件级别保障正确的传输。

目前的光纤通道技术支持已达
4Gbps的数据传输率。

光纤通道拓扑结构：有两种光纤通道拓扑结构支持SAN，它们是择优环路拓扑结构（FC-AL）和交换拓扑结构。

在FC-AL结构中，数据经过各个节点进行传输，所有的节点都共享同一带宽。

理论上可以有126个主机或存储设备同时连接在FC-AL环路上，但实际上当连接的设备过多时，系统响应时间会显著下降，有些连接甚至会因超过系统阈值而中断。

FC-AL拓扑结构提供了设备数量上的灵活性和可扩充性，并且能以可接受的价格在原有系统上进行很小的改造。

但FC-AL结构的缺点是其带宽是共享的，每一具体时刻只能有一个连接进行通讯。

在许多情况下，FC-AL结构已能满足需要，它最大的优势在于安装和维护的费用很经济，是近来安装的SAN系统中采用得最多的结构。

在交换拓扑结构中，各个不同的节点之间采用交换机进行连接，每个连接都有专用的带宽。

交换结构允许在企业网中移动大量的数据，并同时提供高可用性。

适配器、网桥和路由器：主机总线适配器可让服务器系统总线连接到扩展的设备上。

网桥是连接SCSI、ESCON和光纤通道的设备。

路由器在光纤通道端口和SCSI总线之间转换数据。

网桥和路由器延长了传统存储系统的寿命，使它们能一步步向光纤通道迁移。

集线器：在SAN中，服务器通过一个或多个光纤通道集线器或交换机来访问存储网络，这些网络互连设备在其中所起的作用与在传统网络中的作用类似。

集线器把很多节点连接到FC-AL环路上，共享100Mbps的带宽，集线器典型的应用是连接7～12个节点。

它的局限在于带宽是共享的，而且在同一时间里只有两个节点可以相互通讯。

集线器在小应用场合非常合适，它的端口价格仅仅是交换机端口价格的1/4。

可管理集线器提供了有限的端口状态统计信息，它是通过一个运行SNMP管理信息库的管理部件实现的。

交换机：光纤通道交换机可以根据数据传输的实际需要配置交换链路，还可以在多个交换机和多个节点之间扩充这个链路。

在这种配置下，任何交换机端口都可以全双工速率访问其他网络端口，并提供高可用性。

交换机允许在各个端口之间以满带宽相互访问，它还可以和集线器结合，组成网络互连结构，从而得到最大的性能价格比，从集线器连接迁移到交换机连接到广域的路径。

衡量交换机和集线器的参数很多，其中最常用的是端口数目和端口价格。

交换机和集线器的复杂程度随着端口数目的增加而呈指数增长，但多端口的设备在大型企业中的作用是很明显的，而设备互连或堆叠虽然能够达到相同的端口数目，但在连接线处极容易产生瓶颈和拥塞，避免这种现象发生的办法是仔细规划整个网络的拓扑结构。

其他一些参数如服务级别支持、帧延迟、在线发现、多点组播以及可管理性、可维护性、可用性等等同样也很重要。

SAN的智能
管理一个大型的SAN需要一个健壮的管理配置系统，强有力的监控能力对于集中管理广泛的资源相当必要，SAN管理软件还应具备从网络或存储设备提供的数据中检测出即将产生的故障或即将发生的传输瓶颈的能力，从而可以提前进行预防。

管理一个SAN，需要结合网络管理和存储管理的知识。

在管理中除了要管理SAN中的数据外，还应管理SAN中的各种网络设备，重要管理方面如下：1．行政级管理。

它包含集中管理、存储资源控制、拓扑和配置管理以及各种设备如集线器、交换机、路由器和网桥等的故障隔离。

它通过SNMP和CIM （通用信息模型）协议来进行管理。

目前SAN中的各种设备都可以通过各自的管理软件进行管理和监控。

2．数据管理。

它包括数据备份和数据复制、镜像管理以及数据分层存储管
理等。

3．存储资源管理是一类应用程序，它们管理和监控物理和逻辑层次上的存储资源，从而简化了行政管理，提高了数据的可用性。

被管理的资源包括存储硬件如磁盘子系统、磁带以及光介质系统等。

存储资源管理产品能够监控存储系统的健康状况、可用性、性能表现以及配置情况，从而提供优化策略。

存储资源管理还包括容量和配置管理、数据、设备和介质的迁徙管理以及事件报警和策略管理。

4．安全管理。

Unix和NT给予了服务器管理所有存储资源的权利。

由于在SAN中所有的存储资源都可以被存取，所以需要有一种机制来保证各个存储服务器中的数据不被非法改写。

目前有3种机制来保证：首先是持续绑定，它把主机总线适配器绑定在特定的逻辑单元上，从而阻止其他逻辑单元对存储资源的非法使用；其次是在系统管理软件中嵌入程序实现相应的功能；最后一种机制是存取控制，使用端口分区的方法，把交换机分成许多逻辑上的区域，从而实现安全的功能。

5．文件管理在SAN中，要查看数据可以通过两种方式：一种是在物理层次上以数据块的方式进行查看，另外一种方式是在逻辑层次上以逻辑文件的方式进行查看。

SAN的一个难题就是因为在整个网络中各个服务器的操作系统和文件格式各异，所以要进行有效的文件管理并不轻松。

在物理层次上，要实现资源共享很难，这主要是因为难以要求各个服务器都采用相同的文件格式。

所以希望只有寄托在逻辑层次上。

目前有3种方案：首先是选择一种主机的操作系统和文件系统，如WindowsNT和它的NTFS文件系统，然后在其他不同种类的机器里安装NT的代理，把各种其他的文件格式都转化为NT的文件格式，从而实现文件资源的共享，但这种方法在实际应用中暴露出来的问题是其代理的效率太低。

另一种方案是在各种操作系统和文件系统中加入软件方式的中间层模块，利用它来进行格式的转换。

这种方法的缺点是必须时刻跟上操作系统的更新和修订。

第三种方法是建立一种通用、独立的文件系统。

建立这样的标准需要各家厂商的协同和一致。

存储系统
许多SAN的部件，如磁盘系统、磁带系统以及连接部件都有一定程度的管理能力，并且都提供管理接口。

SAN中的存储系统和光纤通道交换机以及存储服务器也具备各自的管理能力，所以在整个SAN中的智能是分布在全网中的。

存储子系统也可以包括毫无智能的设备，如磁盘和RAID设备，它们仅仅有一定的内部控制功能，完成镜像等数据功能。

它也可以包含带有很强智能的存储服务器，同时带有专用的处理器和管理软件。

存储系统还可以连接磁带和光驱等设备，其最佳方式是通过光纤通道进行互连，此外还可以通过光纤通道到SCSI 的网桥设备把SCSI设备也连接起来。

目前，存储系统正朝着高性能、高可用性和可管理性的方向发展。