FC存储网络配置手册

光纤通道是一个标准化的网络通信协议，在网络通信的七层协议模型中属于第二层，是一种数据链路层的协议，与以太网同类。

光纤通道的传输层是协议无关的，原则上它可以传输各种第三层协议。

但光纤通道并没有像以太网那样用于支持IP协议，或支持其他的上层协议，而主要用来支持SCSI数据存储协议。

这是因为光纤通道具有通道的特征，适用于在发起方和目标方两个结点之间的通道上传输数据帧；另一方面，光纤通道将更多的功能硬件化并采用光纤传输，具有可靠的性能保证。

主机和存储阵列设备经FC存储网络连接的一个典型拓扑如图1所示。

图1 主机/存储阵列连接
在FC存储网络中，主机和存储设备总是采用冗余的链路连接，以消除任何单点故障隐患。

图示中有两台FC交换机；每台主机有两个HBA接口，分别连接到两个FC交换机；每个磁盘阵列有两个控制器，每个控制分别连接到两个FC交换机。

磁盘阵列的两个控制器具有对等的地位，任何一个控制器都可以支撑整个设备的运行，两个控制器工作在双活的运行模式，既负载均衡又故障冗余。

一般情况下，磁盘存储阵列都配有两个控制器，一些高端设备还可以配置多个控制器。

在图1所示的交换式网络中，每个主机到每个磁盘阵列设备的物理路径有4条。

图2显示了一个磁盘存储阵列控制上的FC接口。

示例中的磁盘阵列有2个控制器，标识分别为A和B，每个控制器上由4个4GBps速率的FC接口。

图2 存储阵列控制器上的FC接口
在FC存储网络中，不论是发起方主机还是目标方存储设备都被称为节点，节点设备上的每个FC物理接口被称为N端口（Node Port）。

节点设备通过FC交换机互连被称为交换式SAN，连接设备N端口的交换机物理接口被称为F端口（Fabric Port）。

节点设备在网络中寻址使用设备的世界范围名（WWN: World Wide Name），WWN是设备制造商向IEEE注册得到的，可以保证每个设备WWN是全球惟一的。

WWN细分为一个64位的世界范围结点名( WWNN: World Wide Node Name)和一个64位的世界范围端口名（WWPN: World Wide Port Name）。

这种命名机制可以保证网络中的每个结点设备及其端口都具有惟一性名称。

在规模比较大的SAN网络中，需要连接多个FC交换机，交换机间互连的接口称为E端口(Expansion Port)。

为了便于管理，可以把交换机划分成多个自治区域(Autonomous Region)。

在多自治区域的结构中，有一个自治区域是骨干网区域，其他自治区域均连接到骨干网区域。

非骨干网自治区域之间只能通过骨干网区域交换数据。

交换机也被分为骨干网区域内交换机、非骨干网区域内交换机和用于区域间互连的边界交换机。

网络路由信息在区域内的交换机机间传递，也经边界交换机在区域间传递，路由决策采用最短路径算法。

分区（Zoning）是SAN在网络层的一种访问控制机制，只有同属一个分区的节点才能互相通信。

分区建立在交换机上，以交换机端口号的静态分区被称为硬分区，以设备WWN 地址的动态分区被称为软分区，分区可以跨交换机。

分区看起来很像以太网的VLAN，但与VLAN的一个显著区别是分区可以重叠，一个设备可以同时属于很多个分区。

下面是一个交换机上的分区配置的示例。

图3显示了一个交换机的视图，接口0、1分别连接到第一个磁盘阵列的两个控制器，接口2、3分别连接到第二个磁盘阵列的两个控制器。

接口4-15分别连接到12台服务器。

图3 交换机接口视图
图4在每个接口标号下显示了接入节点设备的WWN。

图4 接口连接信息
由于分区可以重叠，我们可以采用一种精细化的建立分区的策略，为每一对允许的“发起方-目标方”通道建立一个单独的分区。

按照一定的规则命名分区，本例中分区s4p0允许接口4上的服务器与磁盘阵列1的控制器1通信，s4p1允许接口4上的服务器与磁盘阵列1的控制器2通信，分区s5p2允许接口5上的服务器与磁盘阵列2的控制器1通信，s5p3允许接口5上的服务器与磁盘阵列2的控制器2通信，以此类推。

图5显示了分区“s4p0”的区成员的成员为交换机接口“1,4”和“1,0”，下拉列表中列出了部分当前定义的分区，所有定义的分区都同时生效。

图5 分区配置
分区的定义为主机和存储设备之间建立了可以通信的通道。

下一步就需要进行LUN映射（LUN Mapping），将存储设备上的LUN映射到指定的主机。

LUN映射通常是存储设备上的功能。

如图6所示，但前存储阵列上建立了5个主机组（不含默认主机组），每个主机组中有不等数量的主机。

图6 存储阵列上的主机组
磁盘阵列一般都采用主机组的结构方式，一个主机必须且只能属于一个主机组，一个LUN只能映射给一个主机组。

当然，一个主机组通常包含多个主机成员，一个主机组映射到多个LUN。

同一主机组的每个成员主机都可以挂载映射到该主机组的所有LUN，每个LUN就如同主机本地的一块“磁盘”。

主机和LUN以主机组为纽带形成多对多的映射关系。

共享存储就体现在主机组的成员主机之间。

磁盘阵列设备可以通过自动注册或手工注册的方法建立主机组中的主机。

如图7所示，主机组VMware中的主机VMware1的接口类型为FC，主机的标识就是主机HBA卡FC接口的WWN，该主机有两个WWN，表明其连接了两个FC接口。

存储阵列设备在网络上以WWN寻址主机。

图7 主机的标识
图8显示了该主机组映射了一个2TB存储容量的LUN，主机组中的3个主机
VMware1、WMware2、WMware3共享这个LUN。

图8 LUN的映射
在该实例中我们还看到一个主机组N8500，有6个成员主机，这是一个NAS集群网关，同一个机箱内安装了6个NAS头，机箱内没有磁盘框，通过每个NAS头有各自的FC接口，通过存储网络使用磁盘阵列上的存储空间。

从磁盘阵列端看，每个NAS头就是一个主机，实际上该设备本质上就是一个定制了专用操作系统的刀片服务器。

如图9所示，该NAS网关映射了大量的LUN，总存储容量接近100TB。

图9 一个NAS集群网关映射的LUN
现在我们从主机一侧看一下存储设备提供的共享资源。

图10显示一个VMware ESX主机有4个HBA接口卡及WWN地址。

详细信息中显示了名称为vmhba4接口识别到8个目标存储设备的WWN地址，在这8个目标存储设备上共有96条FC路径，每个路径的另一端都是某个目标存储设备上的一个LUN。

由于存储网络的冗余结构，当中有许多冗余路径，即多路径（Multipathing）。

图10 ESX主机的存储网络路径
图11显示了经多路径处理后，主机识别到76个可用的LUN，对主机来说它们就如同76个本地磁盘。

图中显示了每个LUN的存储容量，其拥有者“NMP”是存储多路径软件。

在存储网络多路径环境中，主机须安装多路径驱动程序，多路径之间的负载均衡、故障切换等控制功能主要落在主机一侧。

图11 ESX主机连接的LUN。