SAN技术白皮书

SAN技术白皮书

1.SAN存储区域网介绍 ................................................................................................................... 3

1.2 目前的现状及对SAN的需求 .......................................................................................... 3 1.2 SAN的特点 ........................................................................................................................ 4 1.3 SAN的几种主要形式 ........................................................................................................ 6 2. SAN设备互连 ............................................................................................................................ 10

2.1什么是光纤通道网（Fabric） ......................................................................................... 11 2.2 Fabric和AL是如何连接的 ............................................................................................ 13

2.3 什么是Stealth模式? ...................................................................................................... 15 3. RAID磁盘阵列 .......................................................................................................................... 19

3.1 RAID级的意义 ................................................................................................................ 20 3.2 磁盘阵列的术语 .............................................................................................................. 24 3.3 磁盘阵列的分类 .............................................................................................................. 29 4. SAN中的硬件设备和工具 ........................................................................................................ 30

4.1 HBA (主机总线适配器) ............................................................................................... 30 4.2 Hub（集线器） .............................................................................................................. 31 4.3 Switching Hub（交换集线器） ..................................................................................... 32 4.4 Fabric Switch（网络交换器） ...................................................................................... 32 4.5 FC-SCSI Bridge（FC-SCSI网桥） ............................................................................... 33 4.6 Connector连接器类型 ................................................................................................... 33 4.7 GBIC （千兆位接口转换器） ..................................................................................... 34 4.8 MIA(介质接口适配器) .................................................................................................. 35 4.9 Fiber和Copper .............................................................................................................. 36 4.10 RAID（磁盘阵列） ..................................................................................................... 36 4.11 Tape Library（带库） .................................................................................................. 38 5. SAN中的管理软件 .................................................................................................................... 38

5.1 SAN中的管理软件 .......................................................................................................... 38 5.2 存储资源管理软件 .......................................................................................................... 38 5.3 RAID管理软件 ................................................................................................................ 39 6. SAN的典型应用 ........................................................................................................................ 40 7. 设计SAN时应考虑的问题 ...................................................................................................... 42

7.1 根据应用需要来规划SAN ............................................................................................. 43 7.2 设备之间的距离确定采用的电缆类型 .......................................................................... 44 7.3 SAN中设备数量及是否有SCSI设备 ........................................................................... 45 7.4 预期达到的目标和最大流量 .......................................................................................... 46 7.5 网络安全性和冗余（备份） .......................................................................................... 47 7.6 SAN管理及灾难恢复 ...................................................................................................... 48 7.7 性能价格比 ...................................................................................................................... 50 8. SAN设计案例 ............................................................................................................................ 50

8.1 SAN在数据库各份中的应用 .......................................................................................... 50 8.2 SAN用于集群系统共享存储设备 .................................................................................. 52 8.3 SAN提供跨平台数据共享 .............................................................................................. 53

1.SAN存储区域网介绍

1.2 目前的现状及对SAN的需求

现在的计算机网络系统，基本都是以服务器为中心的处理模式，存储设备（包括磁盘阵列，磁带库，光盘库等）作为服务器的外设使用，例如我们经常见到这样的典型应用：在一个计算机网络系统中，有三个服务器，其中一个NT服务器（NT指的是计算机操作系统的核心），一个SUN Solaris（SolarisSolaris 是Sun Microsystems研发的计算机 操作系统。它被

认为是UNIX操作系统的衍生版本之一。）服务器，一个

HP UX服务器（HP-UX就

是HP公司自己开发的适合自己的服务器产品的UNIX。），分别带有各自的存储设备，

其结构如图1-1所示。

SCSI SCSI

图1-1 以前的服务器/存储器互连结构

从图中看到，NT服务器，SUN服务器，HP服务器各带一个磁盘阵列，磁带库安装在HP服务器上，当服务器之间交换数据或向磁带库备份时，都是通过局域网（LAN）进行，特别是当NT服务器和SUN服务器向磁带库备份时，将占用大量的网络开销，严重影响网络的性能。传统的存储设备一般都是SCSI接口，其带宽在40MB/s

左右，传输较慢。这样，针对目前的网络环境，下列的需求变得越来越迫切：

? 能够共享的大容量、高速度存储设备。 ? 不占用LAN资源的大量数据传输和备份。

通过上面的分析，一个概念呼之欲出：网络存储。这种网络不同于传统的局域网和广域网，它是将所有的存储设备连接在一起构成存储网络. 目前技术的发展已为我们提供了可能,光纤通道（Fibre Channel）的存储设备(千兆速度的存取),光纤通道的Switch等设备的出现将存储领域推向了网络化的新阶段。诞生了存储区域网（Storage Area Network）。

SAN以光纤通道（FC）为基础,实现了存储设备的共享; 突破现有的距离限制和容量限制;服务器通过存储网络直接同存储设备交换数据,释放了宝贵的LAN资源。

1.2 SAN的特点

（1）大容量存储设备数据共享

在目前的计算机应用中，要求的存储量越来越大。如数据库中存储了大量的图片文件，网络服务中存储了多个用户的多种数据，视频制作中有大量的声音和图像文件等等都需要数百个GB甚至几个TB的磁盘存储容量。SAN提供了大容量存储设备共享的解决方案。 （2）高速计算机要求高速存储设备通道

计算机主频每年都要翻一倍，内存容量和存储设备容量也在不断提高。这就要求存储设备的传输速度必须适应计算机整体性能。光纤通道正是为了打破这一瓶颈提出来的。SAN采用光纤网，不但提供了主机和存储设备之间Gigabit/s的高速互连，而且在设备数量（可达数十个）和传输距离上（可达10千米）有较大的提高。对于基于Client/Server或Internet/Intrannet结构的大容量数据的频繁访问及快速处理，奠定了完备的物理基础。

（3）灵活的存储设备配置要求

主机和存储设备的分离是当今计算机发展的一大趋势。这主要是由于存储容量的不断扩大，存储设备已不再是某个计算机的外设，而是很多计算机的共享设备。采用SAN技术传输距离可达10千米。通过FC-AL的Hub（HUB是一个多端口的转发器,当以HUB为中心设备时,网络中某条线

路产生了故障,并不影响其它线路的工作。）和

Switch1可以建立星型连接。在SAN

上的设备、主机、存储设备和磁带设备，不但在物理位置安排上十分灵活，而且可以将不同用途的设备划分为不同的区，分别建立虚拟专用网。使得主机访问SAN上的存储设备十分方便。 （4）快速数据备份

数据备份对于大型存储设备是非常必要的，由于重要的数据都在存储设备中，数据的丢失会造成不可估量的损失。所以在数据库等的应用中，进行数据备份是必要的日常维护工作。传统的数据备份有两种方式，一种数据备份是通过数据镜像的方法，将一个存储设备通过LAN/WAN镜像到另一个存储设备，在一个存储设备上的数据修改要及时传输到另一个存储设备上。极大地增加了LAN的负担。另一种数据备份是通过磁带，备份时占用了大量的LAN资源，而且需要进行多个小时才能完成。存储量越大备份的时间就越长。SAN提供了理想的快速备份工具，如果两个存储设备（如一台磁盘阵列，一台磁带库）都在SAN上，进行数据备份式镜像十分理想，可以不占用LAN/WAN的带宽，直接通过SAN存储网络进行备份。如果进行磁带备份，还可以将要备份的设备隔离开来，不受其它设备干扰。完全实现LAN free Backup。 （5）兼容以前的存储设备

新建立的SAN不但可以连接光纤通道设备，而且可以连接SCSI

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SWITCH是交换机，它的前身是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来

完成过滤、学习和转发过程的任务。SWITCH速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而SWITCH中有一张转发表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。但然交换机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效，提高整个网络效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趋势。