SAN的基本知識和應用
SAN(Storage Area Network， 存儲局域網(wǎng))是獨立于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )系統之外幾乎擁有無(wú)限存儲能力的高速存儲網(wǎng)絡(luò )，這種網(wǎng)絡(luò )采用高速的光纖通道作為傳輸媒體，以FC (Fiber Channel， 光通道)+ SCSI(Small Computer System Interface， 小型計算機系統接口) 的應用協(xié)議作為存儲訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，將存儲子系統網(wǎng)絡(luò )化，實(shí)現了真正高速共享存儲的目標。
光纖通道SAN引發(fā)了更多類(lèi)型的存儲應用,其中包括服務(wù)器群集、磁帶備份、故障恢復以及高速視頻與圖形編輯。每一種應用都可通過(guò)與光纖通道集線(xiàn)器或光纖通道交換器的組合建造。高速的數據傳輸能力是由集線(xiàn)器和交換器產(chǎn)品提供的,軟件產(chǎn)品提供了對較高層功能支持。例如,Veritas和Legato公司所提供的服務(wù)器群集和磁帶備份軟件,可管理在光纖通道傳輸設備上所執行的操作。
1.群集
對于SAN服務(wù)器群集應用來(lái)說(shuō),單臺服務(wù)器上所出現的故障不再意味著(zhù)數據的丟失。另一臺服務(wù)器可跨越SAN存取出故障的服務(wù)器中的數據。許多廠(chǎng)商的軟件產(chǎn)品可以使服務(wù)器的故障得以恢復。光纖通道SAN將能夠通過(guò)多臺服務(wù)器實(shí)現對公共存儲設備的平等存取,確保數據的隨時(shí)可用。在IT界,這種能力叫做“數據撥號音"，意指“能夠可靠進(jìn)行連接并能順利完成所需的事務(wù)處理的能力”。
在服務(wù)器和存儲設備之間提供冗余的數據路徑,有助于確保數據的高可用性。冗余的數據路徑可通過(guò)向每臺服務(wù)器配備兩個(gè)光纖通道宿主總線(xiàn)適配器(HBA)得以實(shí)現。其中,一個(gè)HBA作為主數據路徑附接于光纖通道集線(xiàn)器或交換器上,而另外一個(gè)HBA作為輔助數據路徑附接于第二個(gè)光纖通道集線(xiàn)器或交換器上。存儲陣列通常擁有主、輔兩個(gè)光纖通道連接器。如果主光纖通道出現故障,另一個(gè)通道能夠接管。
與冗余的數據路徑和服務(wù)器群集軟件相結合,一臺服務(wù)器或一條數據路徑上的故障將不會(huì )中斷系統的運行,因為另一臺服務(wù)器或另一條數據路徑隨時(shí)處于備用狀態(tài)。
2.備份
對于所有企業(yè)網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō),磁帶備份是一個(gè)普遍性的問(wèn)題。在磁帶備份方面,主要的限制因素包括:備份數據必須流經(jīng)的傳輸設備運行速度偏低;磁帶子系統本身的性能較差。如果某一磁帶子系統能夠維持每秒10兆～15兆字節的備份流,那么這一速度將超過(guò)100兆以太網(wǎng)的能力。另外,在LAN上對一臺服務(wù)器進(jìn)行備份,要求所備份的數據必須進(jìn)行TCP/IP打包。TCP/IP方面的開(kāi)銷(xiāo)是導致磁帶備份性能?chē)乐叵陆档挠忠恢匾?。因?基于LAN的備份不能為有效的磁帶備份提供充足的帶寬。與此同時(shí),用戶(hù)還將會(huì )發(fā)現,在備份操作期間,甚至在交換式網(wǎng)絡(luò )的環(huán)境中,LAN性能也將會(huì )明顯下降。
隨著(zhù)備份所需的存儲量不斷從GB數量級向TB數量級的迅速遷移,一個(gè)完整的備份或恢復過(guò)程所需的時(shí)間將不能由基于LAN的過(guò)程得到保障。如果沒(méi)有足夠的時(shí)間備份所有的數據,那么企業(yè)將很容易受到磁盤(pán)故障的困擾。目前只有極少數企業(yè)具有恢復數據的能力。為了更有效地進(jìn)行備份,管理員必須花錢(qián)“買(mǎi)”時(shí)間。而這種“時(shí)間”只能來(lái)自更高的備份傳輸帶寬。光纖通道SAN可以滿(mǎn)足這一需求。
不依賴(lài)于LAN的磁帶備份,是SAN帶給企業(yè)網(wǎng)絡(luò )的主要好處之一。通過(guò)把服務(wù)器、存儲陣列以及磁帶子系統與光纖通道SAN相連,備份數據流可以不經(jīng)過(guò)LAN,從而使LAN擺脫了用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )流量的重負。由于可提供每秒100兆字節的帶寬,所以光纖通道能夠很容易地提供對多磁帶備份流的支持。另外,由于備份數據流是元SCSI-3格式的,所以寫(xiě)向磁帶的數據塊比IP包的數據流更為有效。
不依賴(lài)于LAN的磁帶備份還可以安裝在那些帶有直接并行SCSI磁盤(pán)驅動(dòng)器的服務(wù)器上。把光纖通道HBA安裝于每一服務(wù)器、把服務(wù)器連接于光纖通道集線(xiàn)器或交換器,磁帶備份數據能夠高速地發(fā)往附接于光纖通道的磁帶子系統。這樣一來(lái),用戶(hù)不僅能夠繼續利用他們對SCSI磁盤(pán)驅動(dòng)器最初的投資,而且還可享用SAN所提供的不依賴(lài)于LAN的備份。一旦光纖通道基礎設施得以建立,日后預算允許的時(shí)候,用戶(hù)將可隨時(shí)把光纖通道磁盤(pán)陣列并入其基礎設施的配置之中。
可以使用不同的方法把磁帶子系統并入SAN。較新的磁帶庫產(chǎn)品大都擁有本地光纖通道接口,因此能夠很方便地與光纖通道集線(xiàn)器或交換器連接。使用“光纖通道－SCSI"路由器也可對較舊的磁帶子系統進(jìn)行連接。這些磁帶庫是由不同的供應商制造,并都提供了1或2個(gè)光纖通道連接和4～8個(gè)SCSI連接?！肮饫w通道－SCSI"路由器負責處理來(lái)自光纖通道的串行SCSI-3數據轉換和來(lái)自并行SCSI接口所使用的SCSI-2數據轉換。
當前,大多數操作系統(例如NT、Solaris以及Unix)都提供不依賴(lài)LAN的磁帶備份軟件。磁帶備份軟件包可處理較高水平的服務(wù),例如調度、并行備份以及對磁帶自動(dòng)化設備的媒體控制。由于SAN使磁帶備份的效率大大提高,所以目前許多開(kāi)發(fā)商都在支持光纖通道SAN技術(shù)的開(kāi)發(fā),其中Veritas和Legato公司已成為這一技術(shù)的主要支持者。
把備份數據流從LAN移向SAN,解決了企業(yè)網(wǎng)絡(luò )的數據擁塞問(wèn)題。然而,不依賴(lài)于LAN的備份依然要求服務(wù)器主動(dòng)地從磁盤(pán)上讀取數據,然后把數據寫(xiě)入磁帶。因此在備份期間仍需消耗服務(wù)器的CPU周期和內存資源。新的SAN應用可解決這一問(wèn)題。不依賴(lài)于服務(wù)器的備份把服務(wù)器排除在數據路徑之外,并使數據能夠直接從磁盤(pán)轉向磁帶。這一功能是由一個(gè)第三方拷貝代理完成的。第三方拷貝代理是一種軟、硬件結合的產(chǎn)品,并可駐留在“光纖通道－SCSI"路由器或光纖通道交換器中。網(wǎng)絡(luò )數據管理協(xié)議(NDMP)可用于向第三方拷貝代理發(fā)送指令。第三方拷貝代理能夠從服務(wù)器上獲得當前文件系統結構的一個(gè)快照(Snapshot),然后開(kāi)始從磁盤(pán)上讀取數據塊,并將它們寫(xiě)入磁帶。一旦獲得當前文件系統結構的一個(gè)快照,服務(wù)器將不再主動(dòng)參與數據備份過(guò)程，因而可在數據備份進(jìn)行的同時(shí),自由地服務(wù)于用戶(hù)的其他請求。第三方拷貝代理更完善的版本還將允許用戶(hù)在備份過(guò)程期間主動(dòng)參與文件的修改,因而在備份過(guò)程結束后,那些改變了的文件也能夠得以備份。
災難恢復與SAN磁帶備份密切相關(guān),但同時(shí)也需要光纖通道提供對長(cháng)距離連接的支持能力。光纖通道可以在單模長(cháng)波光纜上維持一個(gè)10公里長(cháng)的數據通路。波分多路轉換(WDM)以及其他技術(shù)還可以把這一距離進(jìn)一步加以擴展。由于較長(cháng)的鏈路會(huì )導致時(shí)間上的延遲,因此最好能夠把光纖通道交換器納入災難恢復系統。典型的配置應包括:一個(gè)生成網(wǎng)點(diǎn)(具有附接于光纖通道的服務(wù)器和磁盤(pán))和一個(gè)遠程網(wǎng)點(diǎn)(具有多個(gè)磁盤(pán)和一個(gè)磁帶子系統)。處于兩端的光纖通道交換器可實(shí)現生成網(wǎng)點(diǎn)與災難恢復網(wǎng)點(diǎn)之間的連接。盡管把磁盤(pán)鏡像于遠程網(wǎng)點(diǎn)是可行的,但僅當變化出現時(shí)才對記錄進(jìn)行修改是一種更加有效的做法。遠程網(wǎng)點(diǎn)還可以擁有一臺備份服務(wù)器,從而使周期性的備份能夠由同步化的存儲陣列來(lái)實(shí)現。
3.影像
視頻和圖形編輯是率先使用光纖通道SAN的領(lǐng)域之一。視頻和圖形編輯應用要求使用SAN所提供的所有先進(jìn)功能——高速數據傳輸、對等連接、大規模存儲陣列存取以及在單一配置中對大量工作站的支持。
印前(pre-press)業(yè)務(wù)是高效SAN的典型應用。提供這類(lèi)服務(wù)的公司，主要任務(wù)是生成那些可用于雜志、銷(xiāo)售目錄、廣告牌以及城市公共汽車(chē)所使用的圖形圖像。印前數據流是一種“爆發(fā)性的"數據流模式。在這一模式中,高頻度存取期后常常會(huì )跟隨一個(gè)傳輸過(guò)程的寂靜期。在一臺印前工作站上工作的藝術(shù)家,可能需要從磁盤(pán)上讀取一個(gè)規模相當大的、數以百兆字節的圖像文件,然后在這一文件上工作相當長(cháng)的一段時(shí)間。當編輯工作完成之后,又把文件寫(xiě)回到磁盤(pán)上。然而,由于很可能會(huì )有多個(gè)藝術(shù)家正在同時(shí)隨機地讀、寫(xiě)那些大型的文件,因此傳輸過(guò)程必須能夠向他們提供足夠的帶寬。使用Ethernet很難滿(mǎn)足這類(lèi)需求,改用光纖通道后事情將會(huì )變得十分簡(jiǎn)單。典型的印前SAN擁有一個(gè)可提供與大規模存儲陣列相連的光纖通道交換器。由于每一存儲設備都連接在它們各自的交換器端口上,所以都能夠提供每秒100兆字節的帶寬。然而,工作站并不需要過(guò)高的專(zhuān)用帶寬,因為它們僅僅是間歇性地進(jìn)行文件存取,所以可以把所有工作站接在一個(gè)光纖通道集線(xiàn)器上,然后把集線(xiàn)器接到一個(gè)光纖通道的交換器端口。這是一種高性階比的方案,并且能很好地滿(mǎn)足用戶(hù)對帶寬的需求。目前Vixel集線(xiàn)器和交換器已被許多印前公司采用,并成為較高層應用的基礎部件。在印前業(yè)務(wù)操作中,軟件發(fā)揮了非常重要的作用。印前編輯通常是以順序方式執行的,其中圖形編輯人員和文本編輯人都將會(huì )對一個(gè)單一的文件進(jìn)行存取，因此整個(gè)工作流必須確保所有編輯人員不會(huì )過(guò)早地對文件進(jìn)行重寫(xiě)。中間件安裝于每一臺工作站上,用以驗證文件當前的歸屬關(guān)系和讀/寫(xiě)許可情況,并可防止未經(jīng)授權的重寫(xiě)操作。
視頻編輯不同于印前業(yè)務(wù),它要求向用戶(hù)提供穩定的帶寬。一個(gè)視頻流通常為每秒30兆字節。一個(gè)光纖通道交換器可以提供每端口100兆字節的數據吞吐能力,所以它可以在每一個(gè)端口上維持多個(gè)視頻流。在過(guò)去的兩年里,一些公司,例如AvidTechnologies和AvidSports公司,一直把BROCADE交換器用于高速編輯環(huán)境。有線(xiàn)電視提供商有時(shí)也會(huì )使用BROCADE2800去編輯那些在較長(cháng)影片中的情節。電影(例如“玩具總動(dòng)員")的特殊效果編輯使用Vixel來(lái)滿(mǎn)足高速圖像處理對帶寬的需求?？梢园压饫w通道交換器串聯(lián)在一起,提供更多的可直接與工作站相連的端口。這將允許企業(yè)在其各部門(mén)或整個(gè)企業(yè)的范圍內建造更大的系統。
盡管服務(wù)器群集、磁帶備份、故障恢復以及圖形編輯都有它們各自不同的需求,但光纖通道SAN能夠同時(shí)滿(mǎn)足這些需求。光纖通道所具有的靈活性是各種SAN應用能夠有效組合的重要原因所在。服務(wù)器群集也可以并入磁帶備份。在極易發(fā)生地震的加利福尼亞,后期制作視頻編輯公司或許更需要在一個(gè)穩定的場(chǎng)所部署一個(gè)包括災難恢復功能的系統環(huán)境,SAN將是它們的理想選擇?？偠灾?建造一個(gè)SAN基礎設施不僅能夠更好地滿(mǎn)足企業(yè)當前的業(yè)務(wù)需求,而且可以更好地滿(mǎn)足企業(yè)未來(lái)業(yè)務(wù)增長(cháng)的需求。
作為一種網(wǎng)絡(luò )體系結構,目前光纖通道SAN的性能已趨于穩定。然而,如同任何其他網(wǎng)絡(luò )系統一樣,故障的發(fā)生將是不可避免的，因此網(wǎng)絡(luò )的管理性能是至關(guān)重要的。對SAN傳輸的管理是用戶(hù)選擇光纖通道產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵的性能指標。當故障出現時(shí),能否立即通知管理員迅速采取補救措施,將是許多企業(yè)十分關(guān)注的問(wèn)題。管理應用(例如Vixel的SANInSite)可以前瞻性地孤立出傳輸過(guò)程中所出現的問(wèn)題,并可使系統繼續正常運行。先進(jìn)的診斷工具和性能監視工具可幫助管理員使SAN的無(wú)故障時(shí)間達到最大化，維護用戶(hù)對數據的正常存取。把SAN管理程序集成于更高水平的管理框架(例如Transoft的FibreNet、CAUnicenter和HPOpenView),可以提供對所有網(wǎng)絡(luò )部件的企業(yè)級管理。
目前,光纖通道SAN已發(fā)展成為一種成熟、可行的存儲管理技術(shù),針對這一技術(shù)的新的軟件應用和新的硬件產(chǎn)品正不斷推出,不斷改善著(zhù)存儲網(wǎng)絡(luò )的性能。 預計隨著(zhù)電子商務(wù)和Internet業(yè)務(wù)的日趨增多,光纖通道SAN和“.com”將會(huì )成為更多企業(yè)的最佳配置選擇
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