引言
在今天的IT領(lǐng)域，數(shù)據(jù)占有很重要的地位，無處不在。存儲區(qū)域網(wǎng)(sAN)實現(xiàn)了高速的數(shù)據(jù)傳輸、訪問和系統(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的費用和復(fù)雜性問題。許多SAN網(wǎng)絡(luò)是針對企業(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)境中的一個核心組成部分。
1 存儲方式
目前主流的存儲方式主要有3種：DAS(直接存儲)、NAS(網(wǎng)絡(luò)附加存儲)、SAN。DAS在PC機及早期的服務(wù)器中應(yīng)用較多。在該方式中，數(shù)據(jù)共享及存儲擴展受到嚴重限制，因此這種存儲方式在目前來說已不再是主流。NAS采用獨立于服務(wù)器，單獨為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲而開發(fā)的一種文件服務(wù)器來存儲設(shè)備，自形成一個網(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)共享等方面對存儲提出的要求，必須采用網(wǎng)絡(luò)化的存儲體系。SAN不同于NAS，它不是把所有的存儲設(shè)備集中安裝在一個專門的NAS服務(wù)器中，而是將這些設(shè)備單獨通過光纖交換機連接起來，形成一個光纖通道的存儲子網(wǎng)，然后再與局域網(wǎng)相連。
2 SAN存儲網(wǎng)絡(luò)
SAN是通過一個單獨的，通常是基于光纖通道的SAN網(wǎng)絡(luò)把存儲設(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，數(shù)據(jù)完全可以通過SAN網(wǎng)絡(luò)在相關(guān)服務(wù)器和后臺的存儲設(shè)備之間高速傳輸，對于LAN的帶寬占用幾乎為零，而且服務(wù)器可以訪問SAN上的任何一個存儲設(shè)備，提高了數(shù)據(jù)的可用性。在對性能和可靠性要求較高的場合，采用先進的SAN數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)，可以使數(shù)據(jù)的存儲、備份等活動獨立于原先的局域網(wǎng)之外，從而將減輕LAN的負載，保證原有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的順暢進行；同時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(美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會)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，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，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
磁盤陣列簡稱RAID(Redundant Arrays of IndependentDisks)。其原理是利用數(shù)組方式來作磁盤組，配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計，提升數(shù)據(jù)的安全性。磁盤陣列主要針對硬盤，在容量及速度上，無法跟上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，組合成一個大型的磁盤組，利用個別磁盤提供數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的加成效果來提升整個磁盤系統(tǒng)的效能。同時，在儲存數(shù)據(jù)時，利用這項技術(shù)，將數(shù)據(jù)切割成許多區(qū)段，分別存放在各個硬盤上。
RAID技術(shù)主要包含RAID 0～RAID 7等數(shù)個規(guī)范，它們的側(cè)重點各不相同。最常用的規(guī)范是RAID 0、RAID I、RAID 3、RAID 5。本次組建的FC SAN存儲網(wǎng)絡(luò)主要選取RAID 5級別。
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把奇偶位信息隨機地分布在所有的磁盤上。RAID 5的存儲原理見圖3所示。
圖3 PAID 5存儲原理示意圖
在RAID 5上，讀／寫指針可同時對陣列設(shè)備進行操作，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)生四個實際的讀／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個邏輯磁盤(即ILUN)，容量約為1TB左右；SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器需要4個LUN，容量約為2TB左右；郵件和網(wǎng)站各需要1個LUN，容量均為500GB左右。整體拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖4某公司IT系統(tǒng)后端拓撲圖
5．1軟硬件選擇
磁盤陣列我們選用的是IBM DS3400存儲，使用15KRPM的SAS硬盤，17塊磁盤裸容量為5．1TB。配置1個熱備驅(qū)動器，16塊磁盤做一個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，并有一定的擴充空間。SAN交換機選用Brocade的光纖交換機。
所有的服務(wù)器操作系統(tǒng)均為Windows 2003 Server，每臺服務(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存儲網(wǎng)絡(luò)主要由光纖實現(xiàn)其物理連接。我們?nèi)〕龉饫w交換機、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，構(gòu)成一個小型的SAN，完成硬件安裝工作。
5．2軟件配置
Storage Manager軟件是IBM公司開發(fā)的專門針對其系列盤陣的配置工具，這個工具可以運行在Windows操作系統(tǒng)上，通過以太網(wǎng)與磁盤陣列通信，從而實現(xiàn)其配置。我們在一臺普通PC上安裝盤陣隨機帶的StorageManager軟件，然后將這臺PC機與盤陣的以太網(wǎng)口互聯(lián)，將PC機的IP地址配置成與盤陣初始IP地址相同的網(wǎng)段。之后，通過軟件的乇界面添加盤陣的IP地址，這樣軟件就可以通過TCP／IP協(xié)議與盤陣進行通信了。
通過配置軟件，我們需為各個類型的服務(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級別，系統(tǒng)會根據(jù)我們的選擇計算出各種容量、磁盤數(shù)量的組合。在這個建好的磁盤組合中，我們劃分LUN，并可自行對LUN的參數(shù)進行配置。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，我們同時還設(shè)置了1個全局熱備磁盤。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LUN映射至相應(yīng)的服務(wù)器。為各個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接口來訪問盤陣，將服務(wù)器的2塊光纖網(wǎng)卡上的WWN地址對應(yīng)至相應(yīng)接口。
所有設(shè)置完成后，對各個LUN進行初始化。初始化完畢后，盤陣即可供服務(wù)器使用了。開啟服務(wù)器上的邏輯磁盤管理員程序，重新掃描后即會產(chǎn)生新的磁盤區(qū)，這個磁盤區(qū)是由磁盤陣列共享出來的空間，用戶可定義磁盤代號，系統(tǒng)即會視為本地硬盤。
6 結(jié)束語
FC SAN作為新興的存儲解決方案，它具有如下優(yōu)點：加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋惶峁┝烁蟮撵`活性；減少了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，緩解了傳輸瓶頸對系統(tǒng)的影響。此外，采用這種結(jié)構(gòu)，也大大提高了遠端災(zāi)難備份的效率。FCSAN網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的搭建，較好地解決了企業(yè)數(shù)據(jù)存儲的問題，使用效果良好。
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本文標(biāo)題：FC SAN網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)研究與搭建
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