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存储区域网 更新时间:2011-05-29 10:10

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存储区域网络 (Storage Area Network, SAN)是专用的、高性能网络,它用于在服务器与存储资源之间的传输数据;是一种连接外接存储设备和服务器的架构。人们采用包括光纤通道技术、磁盘阵列、磁带柜、光盘柜(en)的各种技术进行实现。该架构的特点是,连接到服务器的存储设备,将被操作系统视为直接连接的存储设备(en)。

存储区域网的基础设施

  • SAN通常利用光纤通道拓补结构,这种基础构架是专门为存储子系统通信设计的。光纤通道技术提供了比中的上层协议更为可靠和快速的通信指标。光纤是一种在概念上类似局域网中网络段的组建。典型的光纤通道SAN可以由若干个光纤通道组成。

    在现今,所有的主流SAN设备提供商也都提供不同形式的光纤通道路由解决方案,以此来为SAN架构带来潜在的扩展性,让不同的光纤网在不需要合并的条件下交换数据。这些技术解决方案各自使用了专有协议元素,并且在顶层的架构体系上,有很大的不同。他们经常会采用基于IP或者基于同步光纤网络(SONET/SDH)的光纤通道映射。

存储区域网的特点

  • 1.高性能——SAN允许两个或两个以上的服务器同时高速访问磁盘或磁带阵列,提供增强的系统性能。

    2.实用性——存储区域网具有内在的灾难容错的能力,因为数据可以镜像映射到一个在10KM(6.2英里)之外的SAN上。

    3.可扩展性——如何LAN和MAN,SAN也可以使用各种各样的网络技术。这就使得系统间的备份数据操作、文件移动、数据复制很容易重新定位。

存储区域网的优势

  • 存储器的共享通常简化了存储器的维护,提高了管理的灵活性,因为连接电缆和存储器设备不需要物理地从一台服务器上搬到另外一台服务器上。

    其它的优势包括从SAN自身来启动并引导服务器的操作系统。因为SAN可以被重新配置,所以这就使得更换出现故障服务器变得简单和快速,更换后的服务器可以继续使用先前故障服务器LUN。这个更替服务器的过程可以被压缩到半小时之短,这在目前还是一个只在新建数据中心才使用的相对新潮的办法。现在也出现了很多新产品得益于此,并且在提高更换速度方面不断进步。例如Brocade的应用资源管理器Application Resource Manager可以自动管理可以从SAN启动的服务器,而完成操作的时间通常情况只需要几分钟。尽管此方向的技术现在仍然很新,还在不断演进,许多人认为它将进入未来的企业级数据中心。

    SAN也被设计为可以提供更有效的灾难恢复特性。一个SAN可以“携带”距离相对较远的第二个存储阵列。这就使得存储备份可以使用多种实现方式,可能是磁盘阵列控制器、服务器软件或者其它特别SAN设备。因为IP广域网通常是最经济的长距离传输方式,所以基于IP的光纤通道和基于IP的SCSI协议就成为了通过IP网络扩充SAN的最佳方式。使用传统的物理SCSI层连接的SAN仅仅可以提供数米的连接距离,所以这几乎根本不能满足灾难恢复的不间断业务的需求。这项SAN应用的需求在美国911恐怖袭击事件之后,显得尤为突出,并且在萨班斯-奥克斯利法案和类似的法律事务中几乎成了必须特性。

    磁盘阵列的,加速了许多功能的发展,包括I/O缓存、存储快照、卷克隆(Business_Continuance_Volumes, BCV)等。

存储区域网的应用

  • 存储成为整个系统的瓶颈是指存储设备的带宽达到最大值,或IOPS达到最大值,存储设备限制了系统性能的进一步提升,甚至影响了整个系统的正常运行。由于不同业务系统对存储的性能要求不同,一般小文件(小于1MB)读写型的系统中对IO的要求较高,大文件的读写型系统对存储设备带宽的要求比较高。不同网络存储系统应用模式下系统对存储设备的要求不同,瓶颈点出现的位置和特点也不一样。

    网络存储系统应用模式1:小型网站系统,应用大多集中于远程用户对WEB页面访问,网站内部为WEB服务器和数据库之间的读写,应用系统对存储的压力非常小,差不多所有类型、所有档次的存储设备都可以作为核心存储,存储设备的带宽和IOPS很难会达到极限。在这样的系统中,与存储设备连接的网络设备一般都千兆以太网交换机,交换机本身的交换能力大多都是10Gb,只有接入网部分的可用带宽较小,一般只有100Mb/s左右的接入带宽,因此接入网最有可能成为存储网络的瓶颈。

    网络存储系统应用模式2:如果该网站是一个大型的网络视频系统,支持大量用户在线进行视频节目播放和下载,这种类型的网站前端接入网一般都在2Gb/s以上。此时要分析瓶颈位置,首先要比较接入网带宽和存储带宽,同时还要比较在线用户的最大IO访问量和存储设备的IOPS值。一般来讲,由于NAS设备的带宽和IOPS相对较小,因此NAS比iSCSI和FC-SAN设备更容易成为系统的瓶颈,而iSCSI和FC-SAN较难成为瓶颈。如果存储设备采用NAS,则存储系统成为瓶颈的机率大于接入网,如果存储设备采用FC-SAN,则存储系统成为瓶颈的机率小于接入网。

    瓶颈还经常会出现在负责节目播放和下载功能的视频服务器处。如果视频服务器配置的数量不足,或视频服务器之间无法正常地实现自动地网络负载均衡,那么整个系统的性能压力瓶颈就会出现在视频服务器,使用整个视频网站无法给远程用户提供流畅的节目画面。

    网络存储系统应用模式3:数据库系统,数据库系统的存储应用一般都表现为大量的IO访问,对带宽要求较低。如果存储设备的IOPS较小时,会降低数据库的检索和查寻速度,从来影响整个业务的效率。因此建议数据库系统采用IOPS(可按业务规模、工作站数量、每秒的读写访问次数和估算)比较大的FC-SAN设备,不建议采用IOPS相对较小的NAS或iSCSI设备。大型数据库存储最好能采用15000RPM的高速FC磁盘,这样才能将数据库服务器成为整个系统的压力瓶颈。由于SATA硬盘在随机IO读写时的性能不佳,因此存储设备不建议采用SATA磁盘,否则存储设备极有可能数据库系统的IOPS瓶颈。

    网络存储系统应用模式4:非线性编辑制作系统。在非线性编辑制作网络中,所有工作站共享式地访问核心存储系统,每台工作站同时以50-200Mb/S的恒定码率访问存储设备。业务系统对带宽的压力非常,而IOPS压力较小。

    存储设备的总可用带宽越大,存储设备就能支持更多数量的编辑制作工作站,网络的规模就越大,网络系统所能承担的业务就越重要。因此网络存储系统应用模式的存储一般都会选择主机端口多、特别是磁盘端口多、带宽大的FC-SAN设备。存储设备内部设计时,一般会通过增加磁盘数量、增加扩展柜数量、跨扩展柜创建RAID组、增加主机通道数量等方式最大限度地利用存储控制器前端和后端的总可用带宽,使得磁盘、磁盘通道、主机通道等的总带宽大于控制器的总带宽,这样在工作站访问时存储设备时,才能最大地发挥出控制器的带宽性能。带宽瓶颈在控制器部位才能说明是最好的存储系统设计方案。

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