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SANFabric基础SAN•Ed101:SANFabric基础内容培训目标:本次技术交流将为各位介绍以下内容:–SAN技术及主要概念–SAN解决方案的优点–了解并掌握光纤通道技术的一些基本概念–基于光纤通道的服务及其工作方式–从直连存储迁移至基于存储区域网络(SAN)系统的策略–SANFabric的结构议程第一章:–SAN概念及优点简介第二章:–光纤通道技术基础第三章:–建立SANFabric•SAN的基本概念•SAN的硬件概览•SAN的业务优势第一章:SAN的构成及特点介绍看看身边,我需要存储空间我的笔记本电脑硬盘容量高达20GB,现在几乎存满了照片…需要追加外接存储空间,于是我订购了一块80GB的USB硬盘…$$$我喜欢将照片组织起来并分类存放以便日后查询我喜欢自己排的照片,可是一旦我丢失了自己的笔记本怎么办?我需要一套省时的备份方案以免浪费时间!现代企业欢迎进入数字世纪!总结:数据的不断增长用户希望数据在线使用开始转向外置存储系统数据在不断增长我的笔记本电脑硬盘容量高达20GB,现在几乎存满了照片…需要追加外接存储空间,于是我订购了一块80GB的USB硬盘…$$$我喜欢将照片组织起来并分类存放以便日后查询我喜欢自己排的照片,可是一旦我丢失了自己的笔记本怎么办?我需要一套省时的备份方案以免浪费时间!缩短备份时间并保留多个备份版本让我们来看看系统性能的发展微处理器的速度,内存,磁盘,磁带的容量以及网络交换机的性能都以每18到24个月翻一翻的速度增长系统吞吐能力必须与技术的不断发展相适应(包括性能和距离两个方面)微处理器内存网络系统吞吐能力大型主机存储吞吐系统的发展IBM大型主机(MVS,IMS)Bus-and-TagESCONFICON性能4.5MB/秒18MB/秒100MB/秒距离120米9-60公里20公里接口方式并行(半双工)串行(半双工)串行(全双工)存储吞吐接口的发展IBM大型主机(MVS,IMS)Bus-and-TagESCONFICON开放系统(NT,UNIX)IDE/ATASCSI光纤通道未来:iSCSI?Infiniband?通道连接模式与网络连接模式的对比直接连接存储(通道技术)难以实现系统优化计算资源存储资源带宽我们需要网络连接模式以提高存储系统利用率光纤通道=通道和网络的完美结合光纤通道网络通道有限的扩展能力短连接距离有限的管理能力高速度低延迟数据完整性大量数据传输超级错误检测能力脆弱非阻塞数据传输错误检测能力路由连接能力远距离管理能力光纤通道=是SANFabric的基础为存储系统提供一个网络连接模式客户机LAN(局域网)广域网存储区域网Fabric“Fabric”是一个由智能光纤通道交换机构成并具有良好系统设计的高智能网络,这一网络可以提供企业级的性能,扩展能力,可管理能力,可靠性和可用能力服务器存储子系统SAN硬件概览服务器端的主机接口卡电缆光纤通道交换机GBIC存储子系统光纤通道主机接口卡(HBA)为服务器或客户机内部总线(PCI和SBUS等)提供与光纤通道网络的接口HBA软件驱动为操作系统提供所须存储信息–对I/O进行操作I/O同时对正常请求进行控制–铜/光介质支持(可能是双接口卡)连接线和接口部件光纤通道并不等于只使用光纤连接线铜缆和光纤连接线介质种类速度距离(m=米)9µm单模光纤(长距离)100MB/秒200MB/秒2m–10km50µm短模光纤(短距离)100MB/秒200MB/秒2m–500m电信号(铜介质)100MB/秒0m–24m1Gb光纤使用SC接口,2Gb使用LC接口(SFP)千兆接口转换器(GigabitInterfaceConverters;GBICS)铜GBIC光纤SFP光纤GBICGBIC=小型串行到串行热交换模块,主要功能是提供相应介质接口(铜或光)2Gbit设备使用的GBIC叫做SmallFormFactorPlug-able(SFP)•短波光GBIC或SFP–最大500米•长波激光GBIC或SFP–最大10公里•增强长波激光GBIC-最大80公里光纤通道交换机:网络智能的核心连接多个端口(8,16,32,64,128口)支持交换Fabric和传统loop设备1Gbit/秒和2Gbit/秒传输速率(自适应)全双工性能,使用cut-through路由算法交换机间提供8Gbit/秒逻辑干线合并拓扑结构自动协调,自动配置(自恢复)端到端性能监控存储设备RAID–冗余独立磁盘阵列系统JBOD–只是一组盘(磁盘组)磁带–主要用于数据备份和恢复选件:桥接器和光扩展器FC-SCSI路由/桥接器–将SCSI设备映射为一个单独的AL-PA地址–可配置映射表–SNMP管理功能光扩展器–允许光纤通道的连接距离10公里SAN硬件示例SANFabric案例光纤通道的优点一个新的多用途网络信息基础结构,用于连接开放系统存储,网络,视频应用和服务器集群应用.为上层协议(SCSI,IP等)提供一个通用硬件传输平台。光纤通道不是一种新的协议高速:现在可以提供2Gbit(200MB)/秒的数据传输速率,全双工专有连接,未来可升级至10Gbit/秒无阻塞数据传输最大10公里连接距离(通过扩展器可连接上千公里,非常适于灾难恢复应用)先进的流控制系统保证数据按顺序传输.多平台系统支持(包括AIX,NT,Solaris,HP/UX,UNIX,LINUX,Novell,等)支持传统环境和应用光纤通道网络–SAN魔术般的扩展能力SAN及数据管理SAN应用SAN网络级联SAN信息基础结构WAN问题:SAN是否会取代传统以太网络?可能性极小!SAN与NAS:区别何在?NAS(网络附加存储)LAN存储区域网NAS•支持远程文件访问•使用现有LAN资源•使用传统网络协议注:当NAS扩展时通常会选择SAN结构以集成其优点!SAN的商业利益允许用户独立选择服务器和存储设备实现存储整合(存储管理集中化)为服务器提供一个集中平台,从而减少所须服务器数量更有效而可靠的实现商业关键数据的备份(高可用能力)成为容灾系统的设计(远程数据镜像和归档)提高存储设备利用率存储区域网络(SAN)仅需20%的备用空间可立即按需提供存储容量SAN连接存储设备可以有效减少备用空间整和UNIX与NT存储增长需求NTNTUNIX80%直接连接存储(DAS)服务器直接连接可能有超过50%的存储设备闲置，以备扩容之需(空白空间)管理成本5至6倍于购买成本“让我们的存储设备发挥更大作用”50%50%50%NTUNIXNTNTUNIXNT提高企业信息的可用性（通过基于SAN的备份/恢复系统设计）存储区域网络(SAN)与基于网络或直接连接式的备份，SAN可令备份操作更快完成企业应用程序可更快速恢复服务缩短意外服务中断时间，尽快恢复遗失或损坏的数据提高企业生产力直接连接存储(DAS)备份传输堵塞企业局域网备份/恢复时间冗长在备份/恢复期间应用软件和信息需中断服务信息的可用能力保障业务的正常运行NTUNIXLANLANNTUNIX备份服务器备份服务器提高对应用系统的保护存储区域网络(SAN)基于SAN群集提供高可用解决方案，明显降低成本一台备用服务器可支持多台工作服务器N:1切换减少投资/软件开支减少维护开支直接连接存储(DAS)三台重要应用软件服务器需要三台备用服务器1:1故障切换，成本高昂降低高可用关键业务应用的构建成本PSPSPSPPPSDAS到SAN迁移的三步骤LANLAN步骤一激活SANDAS到SAN的迁移LAN主磁盘镜像步骤二磁盘镜像步骤三:切换磁盘任务LAN附属磁盘(镜像)主磁盘第一章:总结回顾存储传输技术的发展回答光纤通道的意义演示SAN物理部件的不同部分阐明SAN与网络附加存储(NAS)之间的差异解释SAN实际的商业用途说明从直接连接存储(DAS)到SAN的简单迁移步骤光纤通道拓扑结构存储与网络融合的力量底层智能操作控制第二章:光纤通道的基本要点作为开放标准的光纤通道光纤通道标准开发始于1988年由NCITST11开发:I/O接口(X3.230-1994)国际标准完成于1994年.参考链接地址:获得其他标准伙伴和厂商的认可企业标准商业解决方案产品的互操作能力ANSIDMTFIETF开放,多供应商的SANFC-PHFC-GSFC-SWFC-ALFC-CTFC-LSFC-FGFC-FLA1.FC-SB(SingleByteMappingProtocol)2.FC-SB-2(SingleByteProtocolMapping2)3.FC-LE(LinkEncapsulation)4.FC-PH(PhysicalandSignaling)5.FC-PH(PhysicalandSignaling)Amendment16.FC-PH(PhysicalandSignaling)Amendment27.FC-PH-2(PhysicalandSignaling2)8.FC-PH-3(PhysicalandSignaling3)9.FC-FG(FabricGenericRequirements)10.FC-GS(GenericServices)11.FC-GS-3(GenericServices3)12.FC-SW(SwitchFabric)13.FC-SW-2(SwitchFabric2)14.FC-AL(ArbitrationLoop)15.FC-AL-2(ArbitrationLoop2)16.FC-BB(Backbone)17.FC-FP(MappingtoHIPPI-FC)18.HIPPI-FC(FC-PHEncapsulation)配置灵活的拓扑结构点对点只能连接2个设备(直接连接)交换式Fabric最多支持1千6百万个设备(光纤通道交换机)ArbitratedLoop(仲裁环)最多支持126个设备(光纤集线器)普及!可把光纤通道看做超级SCSI速度更快…更好的连接线…更多的连接数量…较低的管理费用…可以连接更长距离…更强大的管理能力…光纤通道类似于超级SCSISCSIFCFRAMESCSIFCFRAMESCSIFCFRAME光纤通道高速公路(一个新的底层数据传输途径)光纤通道存储特性SCSI-命令集-物理传输光纤通道第一代ArbitrationLoop光纤通道第二代交换式Fabric节点连接能力15126(28)(光纤通道集线器)1千6百万个(224)(光纤通道交换机)距离限制25米10公里10公里(可扩展)最大带宽160MB/秒(半双工共享带宽)100MB/秒(全双工共享带宽)200MB/秒(全双工独占带宽)多协议支持否是是管理支持能力否(非热插拔)是先进(telnet,SES,SNMP,GUI,API)错误隔绝否最低程度是将光纤通道看做一个聪明的网络先进的分层体系结构底层智能操作控制(基于硬件)广泛的上层协议映射概要:可预测的网络性能以太网络看看网络的协议层EthernetTCPIP数据和应用如果没有TCP/IP,以太网自身能做什么?HardwareSoftwareOSI参考模型将传输的信息转换为接收服务器可以识别的格式(例如ASCII)应用层对信息传输,压缩和加密表示层有关通信会话的详细信息会话层数据分块传输层追加地址和路由信息网络层为向专用途径或物理媒介通信准备数据数据链路层从服务器向媒介进行传输(例如.铜,光)物理层光纤通道分层体系结构光纤通道数据和应用FC-0:物理界面FC-3:通用服务FC-2:数据分发FC-1:字节编码FC-4:高层协议映射Hardware减少对处理器的中断次数,应用可以更快运行!OSI参考模型将传输的信息转换为接收服务器可以识别的格式(例如ASCII)应用层对信息传输,压缩和加密表示层有关通信会话的详细信息会话层数据分块传输层追加地址和路由信息网络层为向专用途径或物理媒介通信