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FC SAN网络存储系统研究与搭建

2013年08月04日 18:16:58 | 作者:佚名 | 来源:互联网 | 查看本文手机版

摘要:许多SAN网络是针对企业的某一特定业务需求而组建的,但现在正发展为企业IT环境中的一个核心组成部分。

标签
FC
SAN
网络存储

在今天的IT领域,数据占有很重要的地位,无处不在。存储区域网(SAN)实现了高速的数据传输、访问和系统的高可用性。现在,几乎所有领域,所有行业的公司都在积极组建自己的SAN,以利用其优秀特性解决目前在数据传输和管理中日益增长的费用和复杂性问题。许多SAN网络是针对企业的某一特定业务需求而组建的,但现在正发展为企业IT环境中的一个核心组成部分。

1 存储方式

目前主流的存储方式主要有3种:DAS(直接存储)、NAS(网络附加存储)、SAN。DAS在PC机及早期的服务器中应用较多。在该方式中,数据共享及存储扩展受到严重限制,因此这种存储方式在目前来说已不再是主流。NAS采用独立于服务器,单独为网络数据存储而开发的一种文件服务器来存储设备,自形成一个网络。为了更好地满足应用在容量、性能、数据安全、数据共享等方面对存储提出的要求,必须采用网络化的存储体系。SAN不同于NAS,它不是把所有的存储设备集中安装在一个专门的NAS服务器中,而是将这些设备单独通过光纤交换机连接起来,形成一个光纤通道的存储子网,然后再与局域网相连。

2 SAN存储网络

SAN是通过一个单独的,通常是基于光纤通道的SAN网络把存储设备以及服务器相连,如此,当有海量数据的存取需求时,数据完全可以通过SAN网络在相关服务器和后台的存储设备之间高速传输,对于LAN的带宽占用几乎为零,而且服务器可以访问SAN上的任何一个存储设备,提高了数据的可用性。在对性能和可靠性要求较高的场合,采用先进的SAN数据存储网络,可以使数据的存储、备份等活动独立于原先的局域网之外,从而将减轻LAN的负载,保证原有网络应用的顺畅进行;同时SAN网采用光纤传输通道,可以得到高速的数据传输率。SAN存储网络系统结构框图如图1所示。

3 光纤通道

SAN存储网络系统框图

图1 SAN存储网络系统框图

SAN的关键技术是光纤通道Fiber Channel(FC)技术。它是ANSI(美国国家标准学会)为网络和通道I/O所建立的标准集成。它最大的特性是将网络和设备的通信协议与传输物理介质隔离开,这样多种协议可在同一物理连接上传输,使得系统建设的成本和复杂度大大降低。

FC技术规范有5层,从FC—O至UFC一4,如图2所示。FC的这种结构定义了多层功能级,但是所分的层不能直接映射至IJOSI参考模型的层E。FC的5层被分别定义为:物理媒介和传输速率、编码方式、帧协议和流控制、通用服务以及上级协议(ULP)接口。

光纤通道体系结构模式

图2光纤通道体系结构模式

4 磁盘阵列

磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of IndependentDisks)。其原理是利用数组方式来作磁盘组,配合数据分散排列的设计,提升数据的安全性。磁盘阵列主要针对硬盘,在容量及速度上,无法跟上CPU及内存的发展,提出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢的磁盘,组合成一个大型的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时,在储存数据时,利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。

RAID技术主要包含RAID 0~RAID 7等数个规范,它们的侧重点各不相同。最常用的规范是RAID 0、RAID I、RAID 3、RAID 5。本次组建的FC SAN存储网络主要选取RAID 5级别。

RAID 5被称为“带分布式奇偶位的条带”,是目前一种应用最广的磁盘阵列形式。RAID 5把奇偶位信息随机地分布在所有的磁盘上。RAID 5的存储原理见图3所示。

PAID 5存储原理示意图

图3 PAID 5存储原理示意图

在RAID 5上,读/写指针可同时对阵列设备进行操作,提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。在RAID 5中有“写损失”,即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作,其中两次读旧的数据及奇偶信息,两次写新的数据及奇偶信息。RAID 5级别尽管在容量上有一定的损失,但却能提供较为完美的整体性能,既能有相当程度的磁盘读写性能和容量提高,又提供了一定程度上的数据安全冗余。

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