数据存储经过了三个发展阶段:直接外挂存储(DAS)、存储域网络(SAN)、网络附加存储(NAS)。DAS是在以CPU为中心的计算为王时代的产物,适应于最初计算机工业的发展,而对于SAN和NAS,其技术上最大的区别在于是采用专门的协议还是现有的IP技术,以及数据共享等问题的分别考虑,SAN的优势在于最初解决网络带宽问题的考虑,而NAS更侧重于通用性和数据共享的考虑。
存储域网络(SAN)
存储域网络(Storage Area Network)的支撑技术是Fibre Channel(FC)技术,这是ANSI为网络和通道I/O接口建立的一个标准集成。支持HIPPI,IPI,SCSI,IP,ATM等多种高级协议,它的最大特性是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质隔离开.这样多种协议可在同一个物理连接上同时传送,高性能存储体和宽带网络使用单I/O接口使得系统的成本和复杂程度大大降低。如通过Switch扩充至交换仲裁复用结构则可将用户扩至很多。FC使用全双工串行通讯原理传输数据,传输速率高达1062.5Mbps,Fibre Channel的数据传输速度为100MB/S,双环可达200MB/S,使用同轴线传输距离为30米,使用单模光纤传输距离可达10公里以上。光纤通道支持多种拓扑结构,主要有:点到点(Links)、仲裁环(FC-AL)、交换式网络结构(FC-XS)。点对点方式的例子是一台主机与一台磁盘阵列透过光纤通道连接;其次为光纤通道仲裁环(FC-AL),在FC-AL的装置可为主机或存储装置。第三种FC-XS交换式架构在主机和存储装置之间透过智能型的光纤通道交换器连接,使用交换架构需使用存储网络的管理软件。
FC 技术具有以下优越性:
既具有单通道的特点,又具有网络的特点,它是把设备连接到网络结构上的一种高速通道。而这种网络结构描述了连接两套设备的单条电缆以及连接许多设备的交换机产生网状结构。
光纤通道最大优点是速度快,它可以给计算机设备提供接近于设备处理速度的吞吐量。
协议无关性,它有很好的通用性,是一种通用传输机制。适用范围广,可提供多性价比的系统,从小系统到超大型系统,支持存在的多种指令集,如IP、SCSI、IPI。
光纤通道规范定义的速率最高可到4Gbps,目前T11工程组对10Gbps传输速度的FC规范也在紧锣密鼓的制定之中。
整个 FC 的分层体系结构如下表:
FC-4 |
ULP 映射(SCSI,IP,ATM,HIPPI等) |
FC-3 |
公共服务(条块化,搜索组,多播,广播) |
FC-2 |
网络层(帧定位、帧头内容、使用规则以及流量控制) |
FC-1 |
传输协议层 ANSI X3T11 |
FC-0 |
物理层(物理接口等) |
在了解了基本的SAN支撑技术以后,再来看一下SAN解决方案。
SAN解决方案
SAN是一个专有的、集中管理的信息基础结构,它支持服务器和存储之间任意的点到点的连接,SAN集中体现了功能分拆的思想,提高了系统的灵活性和数据的安全性。SAN以数据存储为中心,采用可伸缩的网络拓扑结构,通过具有较高传输速率的光通道连接方式,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是独立出一个数据存储网络,网络内部的数据传输率很快,但操作系统仍停留在服务器端,用户不是在直接访问SAN的网络,因此这就造成SAN在异构环境下不能实现文件共享。为了很好的理解SAN,我们可以通过下图来看其结构。
图 SAN 的体系结构
SAN的特点是将数据的存储移到了后端,采用了一个专门的系统来完成,并进行了RAID数据保护。
SAN小结
SAN(存储区域网络)通过光纤通道连接到一群计算机上。在该网络中提供了多主机连接,但并非通过标准的网络拓扑。
SAN则专注于企业级存储的特有问题。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制,以及目前小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案,这是因为SAN便于集成,能改善数据可用性及网络性能,而且还可以减轻管理作业。
SAN 解决方案的优点有以下几个方面:
SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI 和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是,随着存储容量的爆炸性增长,SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。
SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,这样不管数据置放在那里,服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口,SAN还具有更高的带宽。
因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化,特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点,光纤接口提供了10公里的连接长度,这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
SAN主要用于存储量大的工作环境,如ISP、银行等,但现在由于需求量不大、成本高、标准尚未确定等问题影响了SAN的市场,不过,随着这些用户业务量的增大,SAN也有着广泛的应用前景。 |