(一)IP SAN 概述
傳統(tǒng)的存儲(chǔ)專用網(wǎng)絡(luò)(SAN-Storage Area Network)一般采用FC SAN(Fiber Channel Storage Area Network),FC SAN價(jià)格昂貴,性能優(yōu)越。但由于光纖的距離限制,意味著在遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)時(shí)FC SAN 不是一個(gè)很好的選擇。例如一個(gè)公司有兩個(gè)分部,相距500km,那么則難以采用FC SAN 布局。同時(shí)一般中小型企業(yè)對于FC SAN 昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施依然望塵莫及。
IP SAN(Internet Protocol Storage Area Network)由此應(yīng)運(yùn)而生。IP SAN 可以充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,在IP 網(wǎng)絡(luò)的兩端采用光纖連接的SAN,通過IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。使用IP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸有很多優(yōu)點(diǎn)。首先IP 的管理更加簡單,IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相當(dāng)成熟,IP SAN 減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜度。企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理人員就可以完成日常的管理與維護(hù)工作。其次IP 的兼容性更好,不同廠商之間的產(chǎn)品具有互操作性。而且IP 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)由很多健壯,成熟的機(jī)制。傳統(tǒng)的IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)基于文件級別(file-level)的,而IPSAN 提供通過已有的IP 網(wǎng)絡(luò)基于塊級別(block-level)的傳輸;贗P 的塊級存儲(chǔ)(Block storage over IP)有多種不同的方法,目前最常用的三種協(xié)議是:iSCSI(Internet SmallComputer System Interface),FCIP(Fiber Channel over IP),iFCP(Internet Fiber Channel Protocol)。
(二)IP SAN 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
IP SAN 的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是兩個(gè)或者更多FC SAN 島(FC SANisland)之間用IP 網(wǎng)絡(luò)相連(如圖1)。FC SAN 島之間依然采用傳統(tǒng)FC SAN 的架構(gòu),有光纖連接存儲(chǔ)(storage)和服務(wù)器(servers)。
圖1
圖1 是外展(Extension)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這是一種最具代表性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),也是在實(shí)際中運(yùn)用最多的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)一個(gè)島(island)發(fā)出傳遞數(shù)據(jù)請求時(shí),F(xiàn)C 數(shù)據(jù)必須通過iFCP 或者FCIP 協(xié)議封裝,到達(dá)另一端島(island)時(shí)再解除封裝。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)妥善解決了FC SAN 不能克服的遠(yuǎn)距離傳輸問題。實(shí)際應(yīng)用中IP SAN 有多種靈活多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),還有較常用的本地(Native)拓?fù),?Bridging)拓?fù)洹?/p>
本地(Native)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似圖1,只是存儲(chǔ)和服務(wù)器之間全部采用以太網(wǎng)連接, 沒有光纖設(shè)備。傳輸采用iSCSI(Internet SCSI)協(xié)議,iSCSI 協(xié)議以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,發(fā)起者(Initiators)可能直接連接到iSCSI 目標(biāo)(iSCSITargets),也可能通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的路由器(routers)和交換器(switchs)連接。
橋(Briding)拓?fù)涞姆⻊?wù)器群和存儲(chǔ)部分分開,服務(wù)器端個(gè)服務(wù)器之間以以太網(wǎng)連接,沒有FC 設(shè)備,而存儲(chǔ)部分則用光纖連接,數(shù)據(jù)傳輸較快。兩端用網(wǎng)橋連接起來,服務(wù)器端的請求通過網(wǎng)橋設(shè)備到達(dá)存儲(chǔ)端,存儲(chǔ)端的數(shù)據(jù)通過某種協(xié)議封裝后通過IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用于已存在一個(gè)IP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的部門去訪問該部門用FC 連接大型存儲(chǔ)設(shè)備。如圖2。
圖2
(三)基于塊級別的存儲(chǔ)
不同于傳統(tǒng)IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸,IP SAN 和FC SAN,直連存儲(chǔ)(DAS-Directly Attached Storage) 一樣, 是基于塊級別(Block-level)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。下面的小節(jié)將簡單介紹最常用的三種協(xié)議:iSCSI,F(xiàn)CIP 和iFCP。每一種協(xié)議都對IP 進(jìn)行了擴(kuò)充,并使得服務(wù)器與外部存儲(chǔ)之間的連接更加便捷。
1.iSCSI(SCSI over IP)
iSCSI 提供了一種在TCP/IP 上傳輸SCSI 數(shù)據(jù)和指令的方法,通過將SCSI 命令封裝在IP 網(wǎng)絡(luò)上傳輸。封裝工作在主機(jī)的總線適配器(HBA-Host Bus Adapter)完成。這就要求主機(jī)必須配置一塊iSCSI HBA 卡;谥鳈C(jī)封裝的iSCSI I/O一般用一塊以太網(wǎng)卡進(jìn)行封裝。因?yàn)閕SCSI 數(shù)據(jù)和指令基于IP 傳輸,因此可以通過路由技術(shù)或交換技術(shù)傳送到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)設(shè)備。
2.FCIP(FC over IP)
通過IP 網(wǎng)絡(luò)的隧道(Tunneling)技術(shù),將FC 數(shù)據(jù)幀封裝在IP 包進(jìn)行傳輸。由一對橋(Bridge)設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝與解封。這種協(xié)議對于擴(kuò)展FC SAN 之間的距離非常有效。不同于下面即將介紹的iFCP 協(xié)議,如果主機(jī)與存儲(chǔ)的距離較遠(yuǎn),F(xiàn)CIP 協(xié)議只支持端到端的連接,主機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間沒有路由和交換。由此,F(xiàn)CIP 最常運(yùn)用于兩個(gè)孤立的島(island)之間的數(shù)據(jù)傳輸,每個(gè)島之間只有一個(gè)第二網(wǎng)(Frabic)。
3.iFCP(IP as the inter-switch fabric)
同樣也是利用現(xiàn)有的IP 基礎(chǔ)設(shè)備,iFCP 使用IP 作為光纖通道交換機(jī)之間的交換協(xié)議,這點(diǎn)與FCIP 相類似,但iFCP支持的并不是端到端(point-to-point)的連接,該協(xié)議支持主機(jī)通過現(xiàn)有的IP 網(wǎng)絡(luò)獲取存儲(chǔ)能力。例如,如果存儲(chǔ)和主機(jī)之間距離較遠(yuǎn),存儲(chǔ)和主機(jī)之間可以用路由器或者交換機(jī)相連,最經(jīng)典的模式是才有Core/Edge 的擴(kuò)展方式來提供最多的可用端口。
(四)結(jié)論
IP SAN 基于FC SAN 的基礎(chǔ)做了以下改進(jìn),克服了傳統(tǒng)FC SAN 的許多瓶頸。首先,IP SAN 的存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在IP 網(wǎng)絡(luò)上,這使得其具有了網(wǎng)絡(luò)傳輸(NAS-Network AttachedStorage)的部分優(yōu)點(diǎn),即用戶可以“隨時(shí)隨地”的取用數(shù)據(jù)。其次,IP SAN 可以使用與遠(yuǎn)距離高性能傳輸,其距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于FC SAN 的建議距離(200km 以內(nèi))。再次,IP SAN 可以利用現(xiàn)有的IP 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,不需花費(fèi)巨大的代價(jià)淘汰原有的設(shè)備換取高性能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。最后,IP SAN 的管理簡單,F(xiàn)C SAN通常需要一個(gè)經(jīng)過專門培訓(xùn)的SAN 管理員,而IP SAN 則顯得“平易近人”,一般的IP 網(wǎng)絡(luò)管理員均可以操作。
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本文標(biāo)題:淺析基于IP SAN 的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
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