HC120920001HCNP20-Storage第一章_统一存储系统概述

©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.HC120920001统一存储系统概述Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page2目标学完本课程后，您将能够:熟悉SAN存储系统的基本构架熟悉SAN存储系统的协议熟悉NAS存储系统的基本构架熟悉NAS存储系统的协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page3目录1.SAN存储系统及结构2.SAN主要协议3.NAS存储系统及结构4.NAS文件共享协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page4SAN存储网络基本架构LAN阵列1阵列2阵列3阵列4阵列5阵列6ETHSwitchFCSwitchUsersSANCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page5SAN存储网络的硬件组件SAN主机总线适配器交换机存储设备Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page6SAN的I/O处理流程（以FC-SAN为例）应用程序读/写请求使用SAN的应用程序I/O请求操作系统SCSI命令数据块I/O请求光纤通道数据帧光纤通道交换机光纤网数据路径SCSI读/写Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page7存储阵列的基本架构背板HARDDISK*3HARDDISK*3控制框硬盘模块HARDDISK*3HARDDISK*3控制框硬盘模块HARDDISK*3HARDDISK*3控制框硬盘模块HARDDISK*3HARDDISK*3控制框硬盘模块控制器A电源—风扇模块A控制器B应用服务器D200硬盘框应用服务器D200硬盘框BBUA电源—风扇模块BBBUB12213445566778业务数据流管理数据流Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page8SAN存储系统模块控制模块电源模块BBU模块风扇模块接口模块机箱Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page9SAN存储网络的发展趋势通过引入虚拟化，达到自我优化的效果.组网更加灵活提高SAN的智能性.与NAS融合，进行优势互补虚拟化自动部署UnifiedFabric.SAN和NAS融合.Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page10目录1.磁盘阵列结构2.SAN主要协议2.1SCSI协议2.2FC协议2.3SAS协议2.4iSCSI协议3.NAS存储系统及结构4.NAS文件共享协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page11SCSI协议基础SCSI:小型计算机接口（SmallComputerSystemInterface）SCSI协议本质上同传输介质无关，SCSI可以在多种介质上实现，甚至是虚拟介质；目前最重要的存储协议；目前已发展到SCSI-3。Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page12SCSI的发展历程SCSI-3SCSI-2SCSI-11983-1985推出支持异步和同步支持7个8bit设备最大速度5MBps50pin数据线6m距离已经淘汰SCSI-11988-1994推出兼容SCSI-1支持16bit宽带最大速度16MBps还在使用SCSI-21993年成为标准兼容SCSI-2/SCSI-1真正成为了一个体系结构支持FCP/IEEE1394等多种介质SCSI-3Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page14SCSI-3接口规格：规格别名规范文件接口数据包(bits)频率各种极限带宽(MB/s)带宽(Mbit/s)设备数UltraSCSIFast-20SCSI-3SPIIDC50820MHz20MB/s160Mbit/s8-4(HVD:8)UltraWideSCSISCSI-3SPI68-pin1620MHz40MB/s320Mbit/s8-4(HVD:16)Ultra2SCSIFast-40SCSI-3SPI-2(1997)50-pin840MHz40MB/s320Mbit/s8Ultra2WideSCSISCSI-3SPI-268-pin;80-pin(SCA/SCA-2)1640MHz80MB/s640Mbit/s16Ultra3SCSIUltra-160;Fast-80wideSCSI-3SPI-3(1999)68-pin;80-pin(SCA/SCA-2)1640MHzDDR160MB/s1280Mbit/s16Ultra-320SCSIUltra-4SCSIorFast-160SCSISCSI-3(2002)68-pin;80-pin(SCA/SCA-2)1680MHzDDR320MB/s2560Mbit/s16Ultra-640SCSIUltra-5;SCSI-3(2003)68-pin;80-pin16160MHzDDR640MB/s5120Mbit/s16Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page16SCSI的目标器和启动器模型ClientServerClient-ServerTransactionServerRequestServerResponseProtocolServiceInterfaceServiceDeliverySubsystemCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page17SCSI拓扑举例Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page18SCSI读写流程I_T_nexusInitiatorApp.1.SCSI读指令2.CDB信息3.分配缓存和准备数据4.传输数据5.已经读入Target3.分配缓存InitiatorI_T_nexusApp.1.SCSI写指令2.CDB信息4.可以传输5.传输数据6.回应结果7.已经写入TargetSCSI数据Data-In（Write）流程SCSI数据Data-Out（Read）流程Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page19目录1.磁盘阵列结构2.SAN主要协议2.1SCSI协议2.2FC协议2.3SAS协议2.4iSCSI协议3.NAS存储系统及结构4.NAS文件共享协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page20FC协议介绍FC(FibreChannel)，1994年由ANSI标准化组织T10制定的适合于千兆位数据传输通信的网络技术FC高速率高效率组网灵活Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page21FC的网络协议栈ULP(UpperLevelProtocol)ATMIPSCSI-3FC-4FC-ATMFC链路封装FC-LESCSI-3命令集映射IPI-3命令集映射(IPI-3STD)FC-3公共服务FC-0FC-1FC-2FCPhysical&SignalingInterface(FC-PH,FC-PH2,FC-PH3)物理接口编码/解码封装/数据传递8B/10B编码铜缆、光纤FC-AL-2FC-ALCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page22光纤网的拓扑点对点只能连接2个设备(直接连接)FC-P2P交换式光纤网最多支持1600万个设备(光纤网交换机)FC-SW光纤仲裁环最多支持126个设备(光纤集线器)FC-ALCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page23点到点式光纤网络(P2P)800MB/sec800MB/sec应用服务器SAN存储设备点到点式光纤网络使用光纤通道将两个设备进行连接Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page24光纤通道仲裁环路(FC-AL)光纤通道仲裁环以环路方式使用光纤通道连接各类设备光纤通道仲裁环应用服务器A应用服务器BSAN存储设备BSAN存储设备ACopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page25交换式光纤通道网络(FC-SW)交换式FC网络使用光纤网交换机连接各种SAN设备10Km应用服务器光纤网交换机SAN存储设备磁带库备份系统远程站点应用服务器Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page26FC的三种拓扑比较特性点到点式仲裁环方式光纤交换式最大节点数2127≈1600万地址位数无8位AL_PA24位端口地址单点故障影响无环失效无多速率传输支持否否是数据帧传输顺序按发送顺序按发送顺序无保证介质访问方式独享仲裁式独享Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page27FC协议发展趋势预测2000•20011GFC2GFC•2002•2003•2004•2005•2006•2007•2008•2009•2010•2011•2012•2013•2014•2015•2016•2017商用4GFC8GFC16GFC商用商用商用商用40/100GFC10TFCCopyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page28目录1.磁盘阵列结构2.SAN主要协议2.1SCSI协议2.2FC协议2.3SAS协议2.4iSCSI协议3.NAS存储系统及结构4.NAS文件共享协议Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page29SAS协议简介SAS(SerialAttachedSCSI)主要分为三个子协议：SSP:SerialSCSIProtocolSMP:SerialManagementProtocolSTP:SerialTunneledProtocol并行SCSI与串行SCSI的比较串行SCSI并行SCSI速率高寻址能力强速率低寻址能力弱信号易受干扰信号不易受干扰物理接口简洁物理接口较复杂Copyright©2013HuaweiTechnologiesCo.,Ltd.Allrightsreserved.Page30SAS的优势可以连接大量磁盘设备兼容SAS和SATA低成本SAS的优势高性能、高可靠性Copyright©2013HuaweiTec