引言

    在今天的IT領(lǐng)域，數(shù)據(jù)占有很重要的地位，無(wú)處不在。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)(sAN)實(shí)現(xiàn)了高速的數(shù)據(jù)傳輸、訪問(wèn)和系統(tǒng)的高可用性�，F(xiàn)在，幾乎所有領(lǐng)域，所有行業(yè)的公司都在積極組建自己的SAN，以利用其優(yōu)秀特性解決目前在數(shù)據(jù)傳輸和管理中日益增長(zhǎng)的費(fèi)用和復(fù)雜性問(wèn)題。許多SAN網(wǎng)絡(luò)是針對(duì)企業(yè)的某一特定業(yè)務(wù)需求而組建的，但現(xiàn)在正發(fā)展為企業(yè)IT環(huán)境中的一個(gè)核心組成部分。

1 存儲(chǔ)方式

    目前主流的存儲(chǔ)方式主要有3種：DAS(直接存儲(chǔ))、NAS(網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ))、SAN。DAS在PC機(jī)及早期的服務(wù)器中應(yīng)用較多。在該方式中，數(shù)據(jù)共享及存儲(chǔ)擴(kuò)展受到嚴(yán)重限制，因此這種存儲(chǔ)方式在目前來(lái)說(shuō)已不再是主流。NAS采用獨(dú)立于服務(wù)器，單獨(dú)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而開(kāi)發(fā)的一種文件服務(wù)器來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備，自形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。為了更好地滿足應(yīng)用在容量、性能、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)共享等方面對(duì)存儲(chǔ)提出的要求，必須采用網(wǎng)絡(luò)化的存儲(chǔ)體系。SAN不同于NAS，它不是把所有的存儲(chǔ)設(shè)備集中安裝在一個(gè)專門的NAS服務(wù)器中，而是將這些設(shè)備單獨(dú)通過(guò)光纖交換機(jī)連接起來(lái)，形成一個(gè)光纖通道的存儲(chǔ)子網(wǎng)，然后再與局域網(wǎng)相連。

2 SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

    SAN是通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的，通常是基于光纖通道的SAN網(wǎng)絡(luò)把存儲(chǔ)設(shè)備以及服務(wù)器相連，如此，當(dāng)有海量數(shù)據(jù)的存取需求時(shí)，數(shù)據(jù)完全可以通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò)在相關(guān)服務(wù)器和后臺(tái)的存儲(chǔ)設(shè)備之間高速傳輸，對(duì)于LAN的帶寬占用幾乎為零，而且服務(wù)器可以訪問(wèn)SAN上的任何一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，提高了數(shù)據(jù)的可用性。在對(duì)性能和可靠性要求較高的場(chǎng)合，采用先進(jìn)的SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，可以使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、備份等活動(dòng)獨(dú)立于原先的局域網(wǎng)之外，從而將減輕LAN的負(fù)載，保證原有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的順暢進(jìn)行；同時(shí)SAN網(wǎng)采用光纖傳輸通道，可以得到高速的數(shù)據(jù)傳輸率。SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3 光纖通道

圖1 SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖

    SAN的關(guān)鍵技術(shù)是光纖通道Fiber Channel(FC)技術(shù)。它是ANSI(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì))為網(wǎng)絡(luò)和通道I／O所建立的標(biāo)準(zhǔn)集成。它最大的特性是將網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的通信協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔離開(kāi)，這樣多種協(xié)議可在同一物理連接上傳輸，使得系統(tǒng)建設(shè)的成本和復(fù)雜度大大降低。

    FC技術(shù)規(guī)范有5層，從FC—O至UFC一4，如圖2所示。FC的這種結(jié)構(gòu)定義了多層功能級(jí)，但是所分的層不能直接映射至IJOSI參考模型的層E。FC的5層被分別定義為：物理媒介和傳輸速率、編碼方式、幀協(xié)議和流控制、通用服務(wù)以及上級(jí)協(xié)議(ULP)接口。

圖2光纖通道體系結(jié)構(gòu)模式

4 磁盤陣列

    磁盤陣列簡(jiǎn)稱RAID(Redundant Arrays of IndependentDisks)。其原理是利用數(shù)組方式來(lái)作磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì)，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列主要針對(duì)硬盤，在容量及速度上，無(wú)法跟上CPU及內(nèi)存的發(fā)展，提出改善方法。磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩(wěn)定性較高、速度較慢的磁盤，組合成一個(gè)大型的磁盤組，利用個(gè)別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的加成效果來(lái)提升整個(gè)磁盤系統(tǒng)的效能。同時(shí)，在儲(chǔ)存數(shù)據(jù)時(shí)，利用這項(xiàng)技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個(gè)硬盤上。

    RAID技術(shù)主要包含RAID 0～RAID 7等數(shù)個(gè)規(guī)范，它們的側(cè)重點(diǎn)各不相同。最常用的規(guī)范是RAID 0、RAID I、RAID 3、RAID 5。本次組建的FC SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要選取RAID 5級(jí)別。

    RAID 5被稱為“帶分布式奇偶位的條帶”，是目前一種應(yīng)用最廣的磁盤陣列形式。RAID 5把奇偶位信息隨機(jī)地分布在所有的磁盤上。RAID 5的存儲(chǔ)原理見(jiàn)圖3所示。

圖3 PAID 5存儲(chǔ)原理示意圖

    在RAID 5上，讀／寫指針可同時(shí)對(duì)陣列設(shè)備進(jìn)行操作，提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合于小數(shù)據(jù)塊和隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產(chǎn)生四個(gè)實(shí)際的讀／寫操作，其中兩次讀舊的數(shù)據(jù)及奇偶信息，兩次寫新的數(shù)據(jù)及奇偶信息。RAID 5級(jí)別盡管在容量上有一定的損失，但卻能提供較為完美的整體性能，既能有相當(dāng)程度的磁盤讀寫性能和容量提高，又提供了一定程度上的數(shù)據(jù)安全冗余。

5 組建FC SAN

    本次組建的FC SAN主要針對(duì)小型公司，準(zhǔn)備用于存放公司內(nèi)部文件、SOL Server數(shù)據(jù)庫(kù)文件、Web網(wǎng)站文件和內(nèi)部郵件數(shù)據(jù)等。其中用于存放公司內(nèi)部文件的FTPJ]艮務(wù)器需要2個(gè)邏輯磁盤(即ILUN)，容量約為1TB左右；SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器需要4個(gè)LUN，容量約為2TB左右；郵件和網(wǎng)站各需要1個(gè)LUN，容量均為500GB左右。整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4某公司IT系統(tǒng)后端拓?fù)鋱D

    5．1軟硬件選擇

    磁盤陣列我們選用的是IBM DS3400存儲(chǔ)，使用15KRPM的SAS硬盤，17塊磁盤裸容量為5．1TB。配置1個(gè)熱備驅(qū)動(dòng)器，16塊磁盤做一個(gè)RAID 5，可用容量約3．99TB(266GB×15)。DS3400支持48塊硬盤，標(biāo)準(zhǔn)配置512MB電池供電緩存，可以滿足當(dāng)前應(yīng)用的需要，并有一定的擴(kuò)充空間。SAN交換機(jī)選用Brocade的光纖交換機(jī)。

    所有的服務(wù)器操作系統(tǒng)均為Windows 2003 Server，每臺(tái)服務(wù)器E均需安裝2塊光纖網(wǎng)卡，且安裝有多路徑軟件。

    5．1硬件連接

    SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要由光纖實(shí)現(xiàn)其物理連接。我們?nèi)〕龉饫w交換機(jī)、光纖磁盤陣列和服務(wù)器，在光纖接頭上安裝好SFP模塊，將光纖跳線的兩端分別接上服務(wù)器、磁盤陣列與光纖交換機(jī)，構(gòu)成一個(gè)小型的SAN，完成硬件安裝工作。

    5．2軟件配置

    Storage Manager軟件是IBM公司開(kāi)發(fā)的專門針對(duì)其系列盤陣的配置工具，這個(gè)工具可以運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)上，通過(guò)以太網(wǎng)與磁盤陣列通信，從而實(shí)現(xiàn)其配置。我們?cè)谝慌_(tái)普通PC上安裝盤陣隨機(jī)帶的StorageManager軟件，然后將這臺(tái)PC機(jī)與盤陣的以太網(wǎng)口互聯(lián)，將PC機(jī)的IP地址配置成與盤陣初始IP地址相同的網(wǎng)段。之后，通過(guò)軟件的乇界面添加盤陣的IP地址，這樣軟件就可以通過(guò)TCP／IP協(xié)議與盤陣進(jìn)行通信了。

    通過(guò)配置軟件，我們需為各個(gè)類型的服務(wù)器創(chuàng)建邏輯磁盤(即LUN)。首先創(chuàng)建RAID Array，然后根據(jù)該盤陣的具體使用情況選擇相應(yīng)的RAID級(jí)別，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)我們的選擇計(jì)算出各種容量、磁盤數(shù)量的組合。在這個(gè)建好的磁盤組合中，我們劃分LUN，并可自行對(duì)LUN的參數(shù)進(jìn)行配置。配置完成后，我們可以繼續(xù)選擇配置另外的LUN。所有的磁盤陣列劃分好后，我們同時(shí)還設(shè)置了1個(gè)全局熱備磁盤。一旦某塊磁盤損壞，熱備磁盤立即頂替，以免數(shù)據(jù)丟失，最大程度地降低損失。

    在配置好LUN后，我們將各個(gè)LUN映射至相應(yīng)的服務(wù)器。為各個(gè)LUN添加好服務(wù)器名稱后，還需添HostPort，即必須讓盤陣知道服務(wù)器使用哪些FC接口來(lái)訪問(wèn)盤陣，將服務(wù)器的2塊光纖網(wǎng)卡上的WWN地址對(duì)應(yīng)至相應(yīng)接口。

    所有設(shè)置完成后，對(duì)各個(gè)LUN進(jìn)行初始化。初始化完畢后，盤陣即可供服務(wù)器使用了。開(kāi)啟服務(wù)器上的邏輯磁盤管理員程序，重新掃描后即會(huì)產(chǎn)生新的磁盤區(qū)，這個(gè)磁盤區(qū)是由磁盤陣列共享出來(lái)的空間，用戶可定義磁盤代號(hào)，系統(tǒng)即會(huì)視為本地硬盤。

6 結(jié)束語(yǔ)

    FC SAN作為新興的存儲(chǔ)解決方案，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣�；提供了更大的靈活性；減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，緩解了傳輸瓶頸對(duì)系統(tǒng)的影響。此外，采用這種結(jié)構(gòu)，也大大提高了遠(yuǎn)端災(zāi)難備份的效率。FCSAN網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的搭建，較好地解決了企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題，使用效果良好。

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