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模块–5光纤通道存储区域网络(FCSAN)模块5：光纤通道存储区域网络1学完本模块后，您将能够：•介绍FCSAN及其组件•介绍FC体系结构•介绍FCSAN拓扑和分区•介绍SAN环境中的虚拟化2模块5：光纤通道存储区域网络(FCSAN)模块5：光纤通道存储区域网络(FCSAN)本课程将讲述下列主题：•FCSAN的发展•FCSAN的组件•FC互连选项•FC端口类型第1课：FCSAN概述3业务需求和技术挑战•有效的信息管理解决方案必须：向业务用户提供即时信息提供灵活适用的存储基础架构•DAS环境中的信息管理挑战：保持孤立和未充分利用的信息存储的爆炸式增长新服务器和应用程序激增在多台服务器间共享存储资源的复杂性管理信息的成本较高•存储区域网络(SAN)可解决这些挑战4直连存储（DAS）概况•DAS（DirectAttachedStorage）直接附加存储、或称直连存储直连存储架构•内置DAS•外置DAS相对廉价使用熟练广泛使用直连存储的优势直连存储的劣势•扩展性差性能差与LAN和应用相互形象不能轻易和经济性地扩展受连接距离限制包含很多单点故障管理困难NAS（NetworkAttachedStorage）网络连接存储、或称网络附属存储NAS概述NAS拓扑结构NAS的特点（1）•系统无关：支持CIFS,NFS,NetWare,FTP和HTTP多种文件及数据共享方式支持WindowsNT,Windows2000,Linux,UNIX(allkindofUNIXincludingAIX),AS400,Novell等操作系统。支持不同系统间对同一份数据的共享。•简便的安装与管理出场预装OS及相关软件，并进行软硬件预设置支持基于Web的GUI远程管理•强大的系统备份与恢复功能功能强大的SnapShot系统备份功能，对系统进行时点即时快照支持文件或系统的全面恢复结合磁带备份设备对客户数据进行完整的备份与保护。NAS的特点（2）•优化的系统特别为文件服务+备份+系统/备份/网络管理+安装/配置而优化，并提供不同平台间数据共享功能，数据备份功能。•方便的容量扩充极为方便的存储容量再现扩充，仅需占用部分IP资源就可完成TB级的存储容量扩充，从而满足客户的存储需求。•整体拥有成本TCO低在IT投资预算紧缺的情况下满足客户的存储需求。NAS的优势访问快可扩展性能好使用灵活性能可靠易于安装和管理成本低、廉价NAS的劣势本身是性能瓶颈不适用于数据库应用SAN定义SAN=StorageAreaNetwork(存储区域网络)是一种基于光网的特殊的后台数据存取网络提供了一个性能稳定的数据高速存取平台SAN概述SAN（StorageAreaNetwork）存储区域网络、或称“第二网络”，“后端网”狭义SAN：FC-SAN广义SAN：支持多种协议的SAN什么是SAN？•集中化存储和管理•支持在数据块级别跨多台服务器共享存储资源•使不断增长的存储需求与更好的规模经济有效结合•常见的SAN部署包括：光纤通道(FC)SAN：使用FC协议进行通信IPSAN：使用基于IP的协议进行通信17它是服务器和共享存储设备的高速、专用网络。SAN•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，一个SUNSolaris服务器，一个HPUX服务器，分别带有各自的存储设备，其结构如图所示。•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（FibreChannel）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（StorageAreaNetwork）。•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。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。SAN的特点•（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和Switch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LANfreeBackup。SAN的特点•（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设备。有两种类型的Bridge可以完成FC到SCSI的变换。主机模式的FC-SCSIBridge可以将计算机通过SCSI接口连接到光纤通道SAN上。存储模式的FC-SCSIBridge可以将SCSI存储设备，如外接磁盘，磁盘阵列和磁带机及带库连接到光纤通道SAN上。这样保护了用户以前的投资。•（6）数据的高可靠性和安全性•数据的可靠性和安全性，在当前的应用中显得十分重要。存储设备中的单点故障可能引起巨大的经济损失。在以前的SCSI设备中，•SCSI的损坏可能引起多个存储设备失效。在SAN中可以采用双环的方式，建立存储设备和计算机之间的多条通路。提高了数据的可用性。建立虚拟专用网络可以提高数据的可靠性和安全性；同时在SAN中也可以通过建立双机容错，多机集群，实现RAID校验等方式进一步保证数据的安全性和作业的连续性。SAN的几种主要形式•SAN主要包括以下几种连接方式：点对点（PointtoPoint），仲裁环（ArbitratedLoop），和交换网（SwitchFabric）。•（1）点对点的SAN•点对点的SAN是在两个设备间的简单的专用连接，一般用于一台服务器和一台存储设备。这种连接适用于极小的服务器/存储设备的配置。一般情况下，点对点连接不使用可以在设备间传输一组光纤通道（FC）协议的集线器（Hub），而是直接通过介质（铜缆或是光纤）从一个设备连接到另一个设备。如图所示。（2）仲裁环（FC-AL）-星形连接的SAN早期实现版本，演化为企业级SAN。•SAN的基本形式是光纤通道仲裁环FC_AL（FibreChannelArbitratedLoop），它是一个具有千兆位传输速率的可共享介质，它可以连接多达127个节点，每个节点也可以连接到交换网(switchedfabric)上。(3)交换网（SwitchFabric）-网状连接的SAN一个复杂的SAN可以是由多个光纤通道交换器Switch，Hub和Bridge互连起来的网络（Fabric）。Fabricswitch是一个具有交换功能的，网口和网口之间并行进行千兆传输的控制器。它类似于LAN中使用的Switch。•一个典型的光纤通道交换器（FCswitch）提供8-16个网口，并且每个网口是完全的千兆位速度。同以前用的以太网交换器（Ethernetswitch）建立的模式相仿，一个光纤通道交换器（FCswitch）的网口可以支持一个单个节点或多个节点的共享环。由于一个交换器（switch）为了正确地路由每一个口信息帧，因此需要更强的处理能力，内存和微代码。多个交换器连接起来形成了一个大交换网（fabric）。如图所示网络存储知识点网络存储技术主要有SAN（存储区域网）基于光纤通道的、面向数据块的存储，是当前最先进也最昂贵的网络存储技术NAS（网络附加存储）是在TCP/IP协议基础上提供文件的存取服务。网络存储技术对比项目NASSAN协议TCP/IP,iSCSI在一个IP网络中进行访问的基于文件的存储设备FibreChannel(光纤通道协议)FibreChannel-to-SCSI一个专用的基于光纤通道的存储网络应用文件共享（NFS或CIFS）小数据块远程传输特定的只读数据库访问关键数据库应用处理集中数据备份灾难恢复，强化存储优势文件级访问，中高性能交叉平台文件共享易于使用、管理，成本较低快速、简单的部署高可用性，数据传输可靠降低网络流量，灵活配置高性能，伸缩性强集中管理，多厂商支持了解光纤通道•高速网络技术最新FC实施最高支持16Gb/s的速度,提供3200MB/S的吞吐率。•高可扩展性理论上可容纳约1500万台设备28客户端存储阵列应用程序服务器IP网络FCSAN虚拟机管理程序FCSAN的组件•节点（服务器和存储）端口•缆线•连接器•互连设备，如FC交换机和集线器•SAN管理软件29节点端口•提供物理接口来与其他节点通信•存在于服务器中的HBA存储中的前端适配器•每个端口具有一条传送(Tx)链路和一条接收(Rx)链路30链路端口0RxTx节点端口0端口1端口n缆线•SAN实施对短距离使用铜缆对长距离使用光缆•两种类型的光缆：单模式和多模式31单模式多模式承载一条光束可同时承载多条光束长达10km的距离用于短距离（由于模态色散，特定距离后信号强度会削弱）多模式光纤单模式光纤•百兆端口•单纤单模，双波长1550nm/1310nm，20/40km•双纤单模，单波长1310nm或1550nm，20/40/60km•双纤多模，单波长1310nm，2km•千兆端口•双纤50/125μm多模，波长850nm，550m；•双纤62.5/125μm多模，波长850nm，275m；•双纤单模，波长1310nm或1550nm，10/20/40/60km•万兆端口•SFP+,10