當(dāng)前，國家電網(wǎng)公司正在開展信息系統(tǒng)容災(zāi)中心的建設(shè)工作。根據(jù)規(guī)劃，將在北京、上海、西安統(tǒng)一建設(shè)3個集中式信息系統(tǒng)容災(zāi)中心，公司各單位按就近原則接入共享，從而形成全公司兩級數(shù)據(jù)中心及3個集中式信息系統(tǒng)容災(zāi)中心的格局。容災(zāi)的功能將分為數(shù)據(jù)級容災(zāi)和應(yīng)用級容災(zāi)2個階段來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)級階段完成生產(chǎn)中心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)備份，應(yīng)用級階段實現(xiàn)接管生產(chǎn)中心應(yīng)用系統(tǒng)功能:即生產(chǎn)端由于自然災(zāi)害或其他原因發(fā)生亞務(wù)系統(tǒng)中斷后。容災(zāi)中心利用本地的備份數(shù)據(jù)接管相應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，保障公司對業(yè)務(wù)持續(xù)性的要求，且容災(zāi)中心將來能夠平滑過渡到數(shù)據(jù)中心。這就要求容災(zāi)中心的建設(shè)要立足數(shù)據(jù)級、展望應(yīng)用級并考慮向數(shù)據(jù)中心過渡，相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與系統(tǒng)實施工作要充分考慮容災(zāi)中心角色的轉(zhuǎn)變。

　　存儲技術(shù)在整個容災(zāi)中心乃至數(shù)據(jù)中心涉及的技術(shù)體系中占有重要地位。這不僅因為數(shù)據(jù)存儲在上述3個階段中處干基礎(chǔ)性地位，而且還是因為它必須在容災(zāi)中心演進(jìn)的過程中具有可靠性、可用性和可擴(kuò)展性。鑒于存儲網(wǎng)絡(luò)的重要性和上述要求，需要了解和分析當(dāng)前存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)領(lǐng)城的技術(shù)。下面對3種存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行介紹和對比，通過多個維度的考量，明確3種技術(shù)的優(yōu)缺點。從而為國內(nèi)各行業(yè)容災(zāi)中心、數(shù)據(jù)中心存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計提供借鑒。

　　1、存儲區(qū)域網(wǎng)

　　隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)的請求方式越來越少地受到時間和空間的限制，數(shù)據(jù)的增長與需求不再有很強的規(guī)律性可循。然而，大盤的獨立存儲仍廣泛存在干企業(yè)的數(shù)據(jù)中心中，很容易使數(shù)據(jù)分布呈現(xiàn)“信息孤島”的局面，對數(shù)據(jù)的存儲，利用和分析造成很大翅難。通常這些獨立存儲與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對應(yīng)，隨著數(shù)據(jù)的增長，對它們的擴(kuò)容也經(jīng)常出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。如果一次性擴(kuò)容較大，難免擠占其他系統(tǒng)的擴(kuò)容預(yù)算，如果擴(kuò)容較小，則會承受頻繁擴(kuò)容的壓力。此類問題需要新的存儲技術(shù)來解決。

　　存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN，Storage Area Network)是將存儲設(shè)備(諸如磁盤陣列、磁帶庫等)與服務(wù)器連接起來并采用光纖接口的專用存儲網(wǎng)絡(luò)。它結(jié)構(gòu)上允許服務(wù)器和任何存儲磁盤陣列或磁帶庫相連、并直接存儲所需數(shù)據(jù)。SAN架構(gòu)如圖1所示。
 

　　較之傳統(tǒng)的存儲方武，SAN可以跨平臺使用存儲設(shè)備，還能對存儲設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一管理和容量分配，降低維護(hù)和使用的成本，提高存儲的利用率。根據(jù)美國存儲專家克里斯多佛的統(tǒng)計，使用獨立存儲方式時，存儲利用率達(dá)到50%就算比較高了，而使用SAN架構(gòu)的存儲利用率通常在80%以上。更高的存儲利用率意味著閑置存儲設(shè)備的減少，相應(yīng)的電源能耗和制冷能耗也會降低。部署SAN的優(yōu)勢包括集中管控、統(tǒng)一交付諸如定期備份等存儲服務(wù)、高效利用存儲資源，非常適用于應(yīng)用的集中存儲、備份和容災(zāi)。

　　SAN的另一大特點是文件傳輸與存儲設(shè)備直接交互，而傳統(tǒng)的存儲需要占用局城網(wǎng)(LAN，  Local Area Network)資源，且通過TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)層層打包，資源會有較大的消耗。SAN也支持IP協(xié)議，但它針對存儲數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c設(shè)計，在有要大雖、大塊的數(shù)據(jù)傳輸時，光纖信道(FC，F(xiàn)ibre channel )更有優(yōu)勢。當(dāng)客戶端在LAN上請求來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)時，服務(wù)器將在SAN上的存儲設(shè)備中檢索數(shù)據(jù)。由于這種方式對數(shù)據(jù)的處理沒有沖打包方面的開銷，所以能夠史有效地提交數(shù)據(jù)。
 

　　采用SAN的拓?fù)浼軜?gòu)示意圖如圖2所示。

　　由圖2可以看到，SAN獨立于LAN，這個特點的優(yōu)勢已經(jīng)闡述過，然而它不可避免地帶來了另外一些缺陷。因為它需要建立專屬的網(wǎng)絡(luò)，這就增加了數(shù)據(jù)中心線纜的數(shù)量和復(fù)雜度。服務(wù)器方面，除了連接LAN的網(wǎng)卡之外還需配備與SAN交換機連接的主機總線適配器(HSA，Host Bus Adapter)卡。它的建設(shè)成本和能耗也相應(yīng)的比較高。針對這些缺陷，以太網(wǎng)光纖信道(FCoE,  Fibre Channel over Ethernet)技術(shù)應(yīng)運而生。

 

　　2、FCoE技術(shù)

　　以太網(wǎng)光纖信道(FCoE)是INCITS T11開發(fā)的一項新標(biāo)準(zhǔn)。FCoE協(xié)議獨立于以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)模式，并在以太網(wǎng)上映射本地光纖信道。FCoE保留了所有的光纖信道結(jié)構(gòu)，保持與光纖信道相同的時延、安全性和流量管理特征，因此可以通過循序漸進(jìn)的方法向I/O端口整合的趨勢演進(jìn)。

　　數(shù)據(jù)中心既使用面向TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)，又使用面向存儲區(qū)城網(wǎng)(SAN)的光纖信道(FC)，兩者相互獨立，且可以并存。以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通常用于滿足最終用戶對少量信息的需求。SAN則用于訪問面向應(yīng)用的I/O塊，例如在SAN上啟動系統(tǒng)、郵件服務(wù)器、文件服務(wù)器和大型數(shù)據(jù)庫等�？紤]到服務(wù)器虛擬化在數(shù)據(jù)中心的逐漸普及(例如8臺虛擬機存在于一臺物理主機己經(jīng)比比皆是)，需要通過光纖信道來連接這些虛擬主機。這種情況下。系統(tǒng)管理程序通過光纖信道為訪客操作系統(tǒng)提供虛擬存儲資源，并通過光纖信道網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來訪問存儲資源(系統(tǒng)管理程序為一個虛擬化平臺，支持多個操作系統(tǒng)同時運行于一臺主機上)。這些服務(wù)器需要配置一對光纖信道主機總線適配器以及2個或多個網(wǎng)絡(luò)接口(NIC)。某些高端部署會在只有2個CPU內(nèi)核的高性能服務(wù)器中配里8個以太網(wǎng)NIC。FCoE支持將SAN和以太網(wǎng)流量整合到一個通用網(wǎng)絡(luò)適配器上，從而減少所需的適配器數(shù)量。FoCE架構(gòu)如圖3所示。
 

　　理論上FC需要3種擴(kuò)展，以實現(xiàn)FCoE的功能:1)把本地的FC幀封裝為以太網(wǎng)幀，2)以太網(wǎng)協(xié)議也需要改進(jìn)更新，以支持擁塞情況下的無損傳輸；3)在以太網(wǎng)的MAC地址和FC的N_port ID之間建立映射。

　　由圖3可知，服務(wù)器通過聚合網(wǎng)絡(luò)適配器(CNA，ConvergedNetwork  Adapters)連接FCoE交換機。CNA有1個或多個以太網(wǎng)物理端口，并在一張卡上同時包含了HBA和NIC的功能。雖然FCoE的封裝可以通過傳統(tǒng)NIC上的軟件實現(xiàn)，但CNA能夠減少CPU對底層幀處理和HBA功能的壓力。

　　FCoE能夠迎合數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化的趨勢，它支持I/O整合，且可以為數(shù)據(jù)中心提供以下增強特性:1)減少服務(wù)器所描的網(wǎng)絡(luò)接口卡數(shù)量；2)減少服務(wù)器電費預(yù)算并降低冷卻要求。3)大幅度減少需要管理的線纜數(shù)量；4)無縫連接現(xiàn)有的存儲網(wǎng)和以太網(wǎng)，可繼續(xù)使用現(xiàn)有的FC工具、安全模式和基礎(chǔ)設(shè)施等。

　　3、IP-SAN技術(shù)

　　以上所述的SAN，指的是采用光纖信道的存儲局城網(wǎng)絡(luò)(FCSAN)。iSCSI協(xié)議出現(xiàn)以后，業(yè)界把5AN分為FC-SAN和IP-SAN。iSCSI即“互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口”，是一種在TCP/IP上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。iSCSI可以實現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運行SCSI協(xié)議。使其能夠在諸如千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)存取備份操作。IP-SAN和FC-SAN的區(qū)別可以用圖4中的圖a)和圖b)來表示。
 

　　從圖4中可以看出，在FC-SAN架構(gòu)中，文件流存在于應(yīng)用系統(tǒng)和文件系統(tǒng)之間，文件系統(tǒng)和卷管理進(jìn)行交互，卷管理和存儲之間進(jìn)行塊傳送，存儲設(shè)備包含獨立冗余磁盤陣列(RAID)和磁盤。在IP-SAN架構(gòu)中，基本的組成元素和FC-SAN是一樣的，但是應(yīng)用系統(tǒng)和獨立于服務(wù)器之外的文件系統(tǒng)交互文件流，塊傳送因而也在存儲設(shè)備內(nèi)部發(fā)生，由此可見IP-SA N降低了服務(wù)器端的復(fù)雜度。它建立在常見和穩(wěn)定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)上.對IP技術(shù)熟悉的人員可以很容易接受和實施，因而減少了聘請專業(yè)人員的成本。同時，它還減少了網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、降低了布線復(fù)雜度，并且可以使用常規(guī)以太網(wǎng)交換機而不必專門采購光纖交換機，很大程度提高了互操作性，降低了投資。使用IP-SAN架構(gòu)使得數(shù)據(jù)傳播更為便捷，可以在全球IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行以太網(wǎng)傳輸，實際傳播距離不會受到任何限制。
 

　　SAN、FcoE及IP-SAN 3種存儲技術(shù)的各自持點及應(yīng)用如表1所示。

　　4、結(jié)語

　　20世紀(jì)90年代出現(xiàn)光纖信道SAN之后，數(shù)據(jù)中心一般都保存著SAN和LAN 2種網(wǎng)絡(luò)。隨著系統(tǒng)整臺和SAN技術(shù)的發(fā)展，業(yè)界需要把通信與網(wǎng)絡(luò)、存儲與集群合并在一個網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)，因此出現(xiàn)了諸如IP-SAN和FCoE等旨在擴(kuò)大并統(tǒng)一存儲網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。但是，在增強10G以太網(wǎng)還不成熟的條件下，傳統(tǒng)的SAN暫時不會退出歷史舞臺。然而，F(xiàn)CoE技術(shù)及其解決方案在確保數(shù)據(jù)中心可靠性的同時，還擁有很多方面的優(yōu)勢，它被認(rèn)為是滿足刀片服務(wù)器和虛擬化服務(wù)器環(huán)挽需求的10G以太網(wǎng)過渡技術(shù)，為建設(shè)下一代面向服務(wù)的數(shù)據(jù)中心鋪平了道路。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/consultation/1083943189.html