淺談存儲區(qū)域網

1、海量數(shù)據存儲的未來淺談存儲區(qū)域網一、引言在科學技術發(fā)展日新月異的現(xiàn)代社會，人們對海量信息、及時通信、高效備份的要求越來越高，這使得數(shù)據量急速增加，數(shù)據管理也越來越困難。數(shù)據和信息的爆炸式增長對信息系統(tǒng)的基礎設施、資金預算和容量管理帶來的壓力日益顯著，沉重的數(shù)據負擔急需可靠易用的存儲解決方案來及時滿足人們的需求。于是存儲的擴容和升級成為了必須合理解決的重要問題。面對快速增長的數(shù)字資源，所用的存儲空間不斷膨脹，系統(tǒng)擴容的壓力不斷增加；面對日益提高的服務要求，更穩(wěn)定、更高效的數(shù)據中心越來越受歡迎，存儲系統(tǒng)的可升級性能也越來越重要。選擇安全高效、靈活快速的存儲解決方案和存儲設備成為大勢所趨，而SAN（

2、Storage Area Network）的出現(xiàn)，正好滿足了現(xiàn)代存儲系統(tǒng)的最新要求，是海量數(shù)據存儲方式的未來。二、SAN的簡介存儲區(qū)域網（Storage Area Network），簡稱SAN，是一種將遠程的計算機存儲設備，如磁盤陣列（Disk Array）或磁帶庫（Tape Library）等，與服務器連接起來的高速專用光纖網絡架構。SAN采用光纖傳輸技術，建立專用于數(shù)據存儲的可高速訪問的專用網絡，以支持對數(shù)據的高速存取。這種設計架構不僅允許服務器連接任何存儲介質，而且保證了較高的訪問速率，這樣不管數(shù)據放置在哪里，服務器都可直接高速存取所需的數(shù)據。使用光纖技術是SAN提高帶寬使用率、改善網絡

3、吞吐能力的關鍵所在。SAN可以與現(xiàn)有的LAN連接，可以在同一物理通道中支持常用的SCSI和IP協(xié)議，同時其光纖接口可以提供數(shù)公里的連接長度（通過其它輔助設備，還可以達到更遠），從而實現(xiàn)了相對較遠的不同物理位置間的數(shù)據控制和存儲訪問。SAN尤其支持企業(yè)靈活自主地改變它們的存儲容量，這在當今信息快速增長、千變萬化的環(huán)境中受到廣泛歡迎。SAN方案還簡化了管理方式、支持同時處理、實現(xiàn)了不同主機間的數(shù)據共享等，大大節(jié)約了服務器和存儲設備資源。21 SAN的硬件組成SAN將各種存儲設備與服務器連接組成存儲網絡，結合運用SAN共享文件系統(tǒng)完成管理、使用和服務三類功能，隨時隨地實現(xiàn)信息的安全共享。SAN是幾乎

4、擁有無限存儲能力的高速存儲網絡，它利用光纖實現(xiàn)網絡通信，經由FC Switch和FC HUB連接起服務器和存儲設備。SAN技術使用特有的存儲技術和設備，組成一張存儲網絡用以代替某臺主機的存儲設備成為主要存儲介質，并且可以向多個主機提供服務。在這張網絡中，關鍵設備主要有：FC Switch、FC-SCSI Bridge、光纖陣列、SCSI的存儲陣列和其他存儲設備等。其中FC-SCSI Bridge作為連接SCSI設備與光纖設備的橋，使網絡中SCSI存儲設備連接到光纖的交換設備上，而交換機把各個結點連接在一起形成網絡。SAN的典型架構圖如下：SAN的典型架構圖在SAN的典型架構中，多個主機（可以分

5、別支持多種操作系統(tǒng)）通過光纖接口設備與光纖互連設備相連，而光纖互連設備又通過光纖與多個擁有光纖接口的存儲設備相連。通過這種連接機制，服務器與存儲設備都可以靈活地擴展或升級，共享存儲更加高效。同時，光纖通道保證了通過網絡存取的訪問速度。22 SAN共享文件系統(tǒng)存儲區(qū)域網除了需要硬件支持外，高效的SAN共享文件系統(tǒng)也必不可少，它能夠使多個主機服務器通過SAN同時對數(shù)據進行訪問，大大提高了網絡的存儲性能。采用基于SAN 共享文件系統(tǒng)可跨平臺共享數(shù)據，而不需要顧忌服務器采用的是Unix系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)或者其它系統(tǒng)，進一步增強了存儲網絡的可用性和靈活性。這種共享系統(tǒng)，幫助SAN實現(xiàn)了真正的數(shù)據和

6、主機分離，從而可以使服務器類型和數(shù)量的變化對數(shù)據操作的影響降到最低；實現(xiàn)了存儲網絡設計的開放性，系統(tǒng)升級更加靈活有效；進一步降低了數(shù)據操作的復雜度，提高數(shù)據訪問效率和存儲設備的利用率，從而降低總的存儲成本；以光纖作為傳輸介質，提高了系統(tǒng)性能和效率。完善的SAN共享文件系統(tǒng)應該兼容多種主機操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據存儲和操作系統(tǒng)之間真正意義上的分離，同時在多種網絡硬件環(huán)境中仍能保證較高的工作效率和資源利用率。目前主流的SAN 共享文件系統(tǒng)軟件有：VERITAS Cluster File System，IBM SANergy，ADIC StorNext File System（FS）。VERIT

7、AS Cluster File System是群集文件系統(tǒng)，保證集群中每個主機節(jié)點都能共享訪問同一個存儲空間或同一個文件，穩(wěn)定性好。但該系統(tǒng)要求所有共享節(jié)點使用同一操作系統(tǒng)（僅支持Solaris或HP-UX），統(tǒng)一安裝群集軟件，限制較多。IBM SANergy系統(tǒng)采用DAS文件系統(tǒng)管理硬件，不是日志型文件系統(tǒng)，對底層文件系統(tǒng)要求較高，根據主機平臺不同，支持文件系統(tǒng)不同，如：采用Windows系統(tǒng)的支持NTFS、Solaris系統(tǒng)的支持UFS、Linux的支持EXT2等，而在多平臺環(huán)境下共享數(shù)據需要采用NFS 協(xié)議處理，而且可靠性不高。ADIC StorNext File System（FS）將

8、軟件安裝在SAN網絡的主機上，不需要任何協(xié)議轉換，就能夠保證不同種類的主機同時以FC Direct I/O方式高速訪問數(shù)據，而作為64位的日志型文件系統(tǒng)，對龐大的存儲空間管理更有優(yōu)勢。SAN利用該系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)的正常快速運轉，提高網絡的兼容性和安全性。ADIC StorNext File System（FS）目前支持的系統(tǒng)有：Solaris、ALX、IRIX、Linux和Windows。綜上所述，從平臺兼容性、存儲形式設計和安全性等方面來講，ADIC StorNext File System（FS）是一個很好的選擇。在實際使用中，通過在采用AIX、Solaris或者Windows等系統(tǒng)的主機

9、上部署基于SAN 的ADIC StorNext File System（FS）文件系統(tǒng)，就可以保證多臺服務器同時訪問存儲設備中的同一數(shù)據，避免了多余的數(shù)據復制，從而提高了存儲性能。三、SAN與NAS目前常見的存儲系統(tǒng)有兩種：NAS和SAN。它們雖各有優(yōu)缺點，但與相對傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)相比，SAN的優(yōu)勢更加明顯。NAS（Network-Attached Storage），即網絡接入存儲系統(tǒng)，它采用網絡技術，如TCP/IP、ATM、FDDI等，通過網絡交換機在存儲系統(tǒng)和服務器主機之間建立專用于數(shù)據存儲的私有網絡。通過這種管理程序和數(shù)據相對獨立的分離式架構，可以保證存儲系統(tǒng)在某些服務器停止工作時，數(shù)據

10、依然可以訪問。NAS技術只是直接將產品接入存儲網絡，實現(xiàn)了即插即用，所以安裝簡單、運維方便。另外，NAS實現(xiàn)了不同平臺之間的文件共享，支持windows、Unix等多種操作系統(tǒng)，可以將不同系統(tǒng)平臺下文件存儲于網絡中同一設備中，降低了存儲成本。但是，NAS的設計架構有天然的缺陷存在。它將存儲操作簡單而直接地轉移到了網絡上，導致LAN必須將日常網絡業(yè)務和包括備份等在內的存儲訪問業(yè)務一并處理。NAS備份過程中的帶寬消耗問題不可避免地影響了網絡的帶寬利用效率。另外，NAS可以很好地支持相對更需要大量存儲空間的服務，但是對那些要求頻繁直接訪問服務器中數(shù)據的業(yè)務支持程度不夠。與NAS相比，SAN是一種基于

11、光纖的數(shù)據存儲架構，數(shù)據傳輸速率與傳統(tǒng)技術的相比已經足夠高，而且文件傳輸是直接與存儲設備之間進行的，大大減少了資源開銷，釋放了網絡帶寬，提高了LAN的利用率，同時SAN使服務器與各存儲設備之間的連接方式從傳統(tǒng)主從關系變成了平等的關系，網絡中任何一臺服務器都可以對任何一臺存儲設備中的數(shù)據進行存取操作。與傳統(tǒng)的存儲技術相比，SAN具有很多優(yōu)勢：SAN的可擴展性高。SAN 具有網絡特點，將服務器和存儲設備分離的同時，還采用了存儲設備和服務器之間多對多的連接方式，而且業(yè)界標準開放，兼容性好，便于系統(tǒng)擴容升級。SAN的安全性高。存儲區(qū)域網專為解決大容量存取問題而生，它采用了雙環(huán)冗余連接的方式，服務器和存

12、儲設備連接多條通路，另外還可以在網絡中建立雙機容錯、多機集群等，對數(shù)據的保護更加合理和有效，其安全性與傳統(tǒng)存儲網絡的相比了得到很大提高。SAN的數(shù)據存取速度高。由于存儲設備與服務器之間通過專用網絡進行數(shù)據存取操作，并且都由光纖連接，網絡的整體傳輸性能得到了極大改善，快速存取有了可靠保證。SAN的配置靈活性高。通過相應的軟件，可以實現(xiàn)跨平臺的SAN文件共享。在SAN中的設備，物理位置分布更加靈活，還可以建立虛擬專用網以便不同功能的設備。但是，從SAN的構架和組成來看，SAN前期投入相對較大，在其建立初期的造價比傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)的要高，然而從長期運維的角度來看，目前SAN對海量數(shù)據存取來說，性價比相對

13、NAS更優(yōu)異。四、SAN的意義現(xiàn)代社會中，人們面對爆炸式增長的海量資訊，如何全面采集數(shù)據、保存有效信息成為能否成功的重要因素。而當前的數(shù)據大多仍分布在與各自服務器相連的獨立存儲設備中，這對數(shù)據的存取、管理、分析造成了較大困難。如果僅僅通過現(xiàn)有普通網絡進行數(shù)據的整理，又會大大浪費資源，還可能會遇到平臺兼容性等其它的問題，從而影響工作效率。采用SAN架構，可以實現(xiàn)數(shù)據的集中存取，可以解決上述跨平臺問題，實現(xiàn)存儲的統(tǒng)一管理，提高資源的利用率，降低網絡運維的成本，而且擁有靈活的擴展能力，使存儲系統(tǒng)進一步網絡化、智能化。當用戶需要將海量信息歸檔且需隨時查閱、或需要整合多種服務器和多臺許多存儲設備、或升級

14、現(xiàn)行存儲系統(tǒng)時都可以用到SAN技術?，F(xiàn)在很多高校圖書館、數(shù)據業(yè)務量較大的企業(yè)都紛紛建立了自己的SAN系統(tǒng)，以解決數(shù)字資源占用的存儲空間日益膨脹的問題，取得了很好的效果。五、結束語存儲區(qū)域網（SAN），將多臺存儲設備和服務器連接起來，利用光纖組成專用、快速、可靠的存儲網絡，不僅可以減少數(shù)據變化對當前網絡的壓力，而且可以方便地通過網絡對存儲設備進行監(jiān)視和調整，降低了存儲的成本，改善了網絡的可控程度，是海量數(shù)據存儲方式的未來。參考文獻1 李群，管尊友. 實現(xiàn)SAN環(huán)境下的數(shù)據共享存儲J. 電腦知識與技術，2009,5(32):8866-8867.2 朱應國，王東亮. 基于SAN的高校圖書館存儲中心的設計與實現(xiàn)J. 無錫職業(yè)技術學