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存存存存储储储储技技技技术术术术Asiainfo Technologies(China)Inc.存存存存储议题储议题储议题储议题RAID原理原理SAN介介绍绍5/21/20242RAIDRAID原理原理原理原理RAID简简介介RAID分分类类其他技其他技术术5/21/20243RAID简简介介RAID全名是全名是Redundant Array of Independaent/Inexpensive Disks，中文意思是冗余独立，中文意思是冗余独立/廉价磁廉价磁盘阵盘阵列。列。RAID技技术诞术诞生于生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出。最初的研制目的是年，由美国加州大学伯克利分校提出。最初的研制目的是为为了了组组合小的廉价磁合小的廉价磁盘盘来代替大的昂来代替大的昂贵贵磁磁盘盘，以降低大批量数据存，以降低大批量数据存储储的的费费用，同用，同时时也希望采用冗余信息的方式，使得磁也希望采用冗余信息的方式，使得磁盘盘失效失效时时不会使不会使对对数据的数据的访问访问受受损损失，从而开失，从而开发发出一定水平的数据保出一定水平的数据保护护技技术术，并且能，并且能适当的提升数据适当的提升数据传输传输速度。速度。5/21/20244RAID简简介介计计算机的性能主要受下列因素影响：算机的性能主要受下列因素影响：CPU SpeedMemory SpeedI/O Activity过过去十年来，去十年来，CPU的的处处理速度几乎是几何理速度几乎是几何级级数的数的跃跃升，内存的存取速升，内存的存取速度亦大幅增加，而数据度亦大幅增加，而数据储储存装置存装置主要是磁主要是磁盘盘的存取速度相的存取速度相较较之下，之下，较为缓较为缓慢，整个慢，整个I/O吞吐量不能系吞吐量不能系统统匹配，形成匹配，形成电脑电脑系系统统的瓶的瓶颈颈，拉低了，拉低了电脑电脑系系统统的整体性能，若不能有效的提升磁的整体性能，若不能有效的提升磁盘盘的存取速度，的存取速度，CPU、内存及磁、内存及磁盘间盘间的不平衡将使的不平衡将使CPU及内存的改及内存的改进进形成浪形成浪费费。5/21/20245RAID简简介介RAID是把多个磁是把多个磁盘组盘组成一个磁成一个磁盘阵盘阵列列(磁磁盘组盘组)，逻辑逻辑上当作上当作单单一磁一磁盘盘使用，它将数据以分段（使用，它将数据以分段（striping）的方式）的方式储储存在不同的磁存在不同的磁盘盘中，中，存取数据存取数据时时，阵阵列中的相关磁列中的相关磁盘盘一起一起动动作，大幅减低数据的存取作，大幅减低数据的存取时间时间，同同时时有更佳的空有更佳的空间间利用率。另外磁利用率。另外磁盘阵盘阵列所利用的不同技列所利用的不同技术术，称，称为为RAID Level，不同的，不同的level针对针对不同的系不同的系统统及及应应用，以解决数据安全用，以解决数据安全的的问题问题。RAID可以可以解决用解决用户对户对磁磁盘输盘输出出输输入系入系统统提出的四大要求：提出的四大要求：增加存取速度增加存取速度容容错错（fault tolerancefault tolerance），即安全性），即安全性有效地利用磁有效地利用磁盘盘空空间间尽量地平衡尽量地平衡CPUCPU、内存及磁、内存及磁盘盘的性能差异，提高的性能差异，提高电脑电脑的整体工作性能的整体工作性能5/21/20246RAID分分类类RAID 0-无差无差错错控制的控制的带带区区组组要要实现实现RAID0RAID0必必须须要有两个以上硬要有两个以上硬盘驱动盘驱动器，器，RAID0RAID0实现实现了了带带区区组组，数据并不是保存在一个硬数据并不是保存在一个硬盘盘上，而是分成数据上，而是分成数据块块保存在不同保存在不同驱动驱动器上，器上，同同时时数据吞吐率大大提高，数据吞吐率大大提高，驱动驱动器的器的负载负载也比也比较较平衡。如果所需要的平衡。如果所需要的数据恰好平均分布在不同的数据恰好平均分布在不同的驱动驱动器上效率最高，因器上效率最高，因为为N N个硬个硬盘盘可以同可以同时读时读取，那么原来取，那么原来读读取同取同样样文件的文件的时间时间被被缩缩短短为为1/N1/N。它不需要它不需要计计算校算校验码验码，实现实现容易。它的缺点是它没有数据差容易。它的缺点是它没有数据差错错控制，控制，如果一个如果一个驱动驱动器中的数据器中的数据发发生生错误错误，即使其它，即使其它盘盘上的数据正确也无回上的数据正确也无回天之力了。不天之力了。不应该应该将它用于将它用于对对数据数据稳稳定性要求高的定性要求高的场场合。如果用合。如果用户进户进行行图图象（包括象（包括动动画）画）编辑编辑和其它要求和其它要求传输传输比比较较大的大的场场合使用合使用RAID0RAID0比比较较合适。合适。5/21/20247RAID分分类类5/21/20248RAID分分类类RAID 1-镜镜象象结结构构对对于使用于使用这这种种RAID1RAID1结结构的构的设备设备来来说说，RAIDRAID控制器必控制器必须须能能够够同同时对时对两个两个盘进盘进行行读读操作和操作和对对两个两个镜镜象象盘进盘进行写操作。它比行写操作。它比较较容易容易设计设计和和实现实现。每。每读读一次一次盘盘只只能能读读出一出一块块数据，也就是数据，也就是说说数据数据块传块传送速率与送速率与单单独的独的盘盘的的读读取速率相同。取速率相同。因因为为RAID1RAID1的校的校验验十分完十分完备备，因此，因此对对系系统统的的处处理能力有很大的影响，通常的理能力有很大的影响，通常的RAID1RAID1功能由功能由软软件件实现实现，而，而这样这样的的实现实现方法在服方法在服务务器器负载负载比比较较重的重的时时候会大大候会大大影响服影响服务务器效率。器效率。因因为为是是镜镜象象结结构，所以在一构，所以在一组盘组盘出出现问题时现问题时，可以使用，可以使用镜镜象，提高系象，提高系统统的容的容错错能力。当您的系能力。当您的系统统需要极高的可靠性需要极高的可靠性时时，如，如进进行数据行数据统计统计，那么使用，那么使用RAID1RAID1比比较较合适。而且合适。而且RAID1RAID1技技术术支持支持“热热替替换换”，即不断，即不断电电的情况下的情况下对对故障磁故障磁盘进盘进行行更更换换，更，更换换完完毕毕只要从只要从镜镜像像盘盘上恢复数据即可。当主硬上恢复数据即可。当主硬盘损盘损坏坏时时，镜镜像硬像硬盘盘就就可以代替主硬可以代替主硬盘盘工作。工作。镜镜像硬像硬盘盘相当于一个相当于一个备备份份盘盘，可想而知，可想而知，这这种硬种硬盘盘模式模式的安全性是非常高的，但的安全性是非常高的，但带带来的后果是硬来的后果是硬盘盘容量利用率很低，只有容量利用率很低，只有50%50%，是所，是所有有RAIDRAID级别级别中最低的。中最低的。5/21/20249RAID分分类类5/21/202410RAID分分类类RAID 2-带带海明海明码码校校验验从概念上从概念上讲讲，RAID 2 RAID 2 同同RAID 3RAID 3类类似，两者都是将数据条似，两者都是将数据条块块化分布于化分布于不同的硬不同的硬盘盘上，条上，条块单块单位位为为位或字位或字节节。然而。然而RAID 2 RAID 2 使用一定的使用一定的编码编码技技术术来提供来提供错误检查错误检查及恢复。及恢复。这这种种编码编码技技术术需要多个磁需要多个磁盘盘存放存放检查检查及及恢复信息，使得恢复信息，使得RAID 2RAID 2技技术实术实施更复施更复杂杂。因此。因此,在商在商业环业环境中很少使境中很少使用。各个磁用。各个磁盘盘上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海上是数据的各个位，由一个数据不同的位运算得到的海明校明校验码验码可以保存另一可以保存另一组组磁磁盘盘上。由于海明上。由于海明码码的特点，它可以在数据的特点，它可以在数据发发生生错误错误的情况下将的情况下将错误错误校正，以保校正，以保证输证输出的正确。它的数据出的正确。它的数据传传送速送速率相当高，如果希望达到比率相当高，如果希望达到比较较理想的速度，那最好提高保存校理想的速度，那最好提高保存校验码验码ECCECC码码的硬的硬盘盘的性能，的性能，对对于控制器的于控制器的设计设计来来说说，它又比，它又比RAID3RAID3，4 4或或5 5要要简单简单。没有免。没有免费费的午餐，的午餐，这这里也一里也一样样，要利用海明，要利用海明码码，必，必须须要付要付出数据冗余的代价。出数据冗余的代价。输输出数据的速率与出数据的速率与驱动驱动器器组组中速度最慢的相等。中速度最慢的相等。5/21/202411RAID分分类类5/21/202412RAID分分类类RAID 3-带带奇偶校奇偶校验码验码的并行的并行传传送送这这种校种校验码验码与与RAID2RAID2不同，只能不同，只能查错查错不能不能纠错纠错。它。它访问访问数据数据时时一次一次处处理一个理一个带带区，区，这样这样可以提高可以提高读读取和写入速度。校取和写入速度。校验码验码在写入数据在写入数据时产时产生并保存在另一个磁生并保存在另一个磁盘盘上。需要上。需要实现时实现时用用户户必必须须要有三个以上的要有三个以上的驱动驱动器，写入速率与器，写入速率与读读出速率都很高，因出速率都很高，因为为校校验验位比位比较较少，因此少，因此计计算算时间时间相相对对而言比而言比较较少。用少。用软软件件实现实现RAIDRAID控制将是十分困控制将是十分困难难的，控制器的的，控制器的实实现现也不是很容易。它主要用于也不是很容易。它主要用于图图形（包括形（包括动动画）等要求吞吐率比画）等要求吞吐率比较较高高的的场场合。不同于合。不同于RAID 2RAID 2，RAID 3RAID 3使用使用单块单块磁磁盘盘存放奇偶校存放奇偶校验验信息。信息。如果一如果一块块磁磁盘盘失效，奇偶失效，奇偶盘盘及其他数据及其他数据盘盘可以重新可以重新产产生数据。如果奇生数据。如果奇偶偶盘盘失效，失效，则则不影响数据使用。不影响数据使用。RAID 3RAID 3对对于大量的于大量的连续连续数据可提供很数据可提供很好的好的传输传输率，但率，但对对于随机数据，奇偶于随机数据，奇偶盘盘会成会成为为写操作的瓶写操作的瓶颈颈。5/21/202413RAID分分类类5/21/202414RAID分分类类RAID 4-带带奇偶校奇偶校验码验码的独立磁的独立磁盘结盘结构构RAID4RAID4和和RAID3RAID3很象，不同的是，它很象，不同的是，它对对数据的数据的访问访问是按数据是按数据块进块进行的，行的，也就是按磁也就是按磁盘进盘进行的，每次是一个行的，每次是一个盘盘。它的特点的。它的特点的RAID3RAID3也挺象，不也挺象，不过过在失在失败败恢复恢复时时，它的，它的难难度可要比度可要比RAID3RAID3大得多了，控制器的大得多了，控制器的设计难设计难度也要大度也要大许许多，而且多，而且访问访问数据的效率不怎么好。数据的效率不怎么好。5/21/202415RAID分分类类RAID 5-分布式奇偶校分布式奇偶校验验的独立磁的独立磁盘结盘结构构不同于不同于RAID3/4，RAID5的奇偶校的奇偶校验码验码存在于所有磁存在于所有磁盘盘上，其中的上，其中的p0代表第代表第0带带区的奇偶校区的奇偶校验值验值，其它的意思也相同。，其它的意思也相同。RAID5的的读读出效出效率很高，写入效率一般。因率很高，写入效率一般。因为为奇偶校奇偶校验码验码在不同的磁在不同的磁盘盘上，所以提高上，所以提高了可靠性。但是它了可靠性。但是它对对数据数据传输传输的并行性解决不好，而且控制器的的并行性解决不好，而且控制器的设计设计也相当困也相当困难难。RAID3 与与RAID5相比，重要的区相比，重要的区别别在于在于RAID3每每进进行行一次数据一次数据传输传输，需涉及到所有的，需涉及到所有的阵阵列列盘盘。而。而对对于于RAID5来来说说，大部分，大部分数据数据传输传输只只对对一一块块磁磁盘盘操作，可操作，可进进行并行操作。在行并行操作。在RAID5中有中有“写写损损失失”，即每一次写操作，将，即每一次写操作，将产产生四个生四个实际实际的的读读/写操作，其中两次写操作，其中两次读读旧旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。5/21/202416RAID分分类类5/21/202417RAID分分类类RAID 6-带带有两种分布存有两种分布存储储的奇偶校的奇偶校验码验码的独立磁的独立磁盘结盘结构构它是它是对对RAID5的的扩扩展，主要是用于要求数据展，主要是用于要求数据绝对绝对不能出不能出错错的的场场合。当合。当然了，由于引入了第二种奇偶校然了，由于引入了第二种奇偶校验值验值，所以需要，所以需要N+2个磁个磁盘盘，同，同时对时对控制器的控制器的设计变设计变得十分复得十分复杂杂，写入速度也不好，用于，写入速度也不好，用于计计算奇偶校算奇偶校验值验值和和验证验证数据正确性所花数据正确性所花费费的的时间时间比比较较多，造成了不必多，造成了不必须须的的负载负载。5/21/202418RAID分分类类RAID 7-优优化的高速数据化的高速数据传传送磁送磁盘结盘结构构RAID7所有的所有的I/O传传送均是同步送均是同步进进行的，可以分行的，可以分别别控制，控制，这样这样提高了提高了系系统统的并行性，提高系的并行性，提高系统访问统访问数据的速度；每个磁数据的速度；每个磁盘盘都都带带有高速有高速缓缓冲冲存存储储器，器，实时实时操作系操作系统统可以使用任何可以使用任何实时实时操作芯片，操作芯片，满满足不同的足不同的实时实时系系统统的需要。可以的需要。可以连连接多台主机，因接多台主机，因为为加入高速加入高速缓缓冲存冲存储储器，当多用器，当多用户访问户访问系系统时统时，访问时间访问时间几乎接近于几乎接近于0。允允许许使用使用SNMP协议进协议进行管理和行管理和监视监视，可以，可以对对校校验验区指定独立的区指定独立的传传送送信道以提高效率。信道以提高效率。需要注意的是它引入了一个高速需要注意的是它引入了一个高速缓缓冲存冲存储储器，器，这这有利有弊，因有利有弊，因为为一旦一旦系系统统断断电电，在高速，在高速缓缓冲存冲存储储器内的数据就会全部器内的数据就会全部丢丢失，因此需要和失，因此需要和UPS一起工作。当然了，一起工作。当然了，这这么快的么快的东东西，价格也非常昂西，价格也非常昂贵贵。5/21/202419RAID分分类类RAID 0+1把把RAID0和和RAID1技技术结术结合起来，即合起来，即RAID0+1。数据除分布在多。数据除分布在多个个盘盘上外，每个上外，每个盘盘都有其物理都有其物理镜镜像像盘盘，提供全冗余能力，允，提供全冗余能力，允许许一个一个以下磁以下磁盘盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速故障，而不影响数据可用性，并具有快速读读/写能力。要求写能力。要求至少至少4个硬个硬盘盘才能作成才能作成RAID0+1。5/21/202420其他技其他技术术NRAIDNRAIDNRAIDNRAID即即Non-RAIDNon-RAID，所有磁，所有磁盘盘的容量的容量组组合成一个合成一个逻辑盘逻辑盘，没有数，没有数据据块块分条（分条（noblockstrippingnoblockstripping）。）。NRAIDNRAID不提供数据冗余。要求不提供数据冗余。要求至少一个磁至少一个磁盘盘。与。与RAID0RAID0的差的差别为别为NRAIDNRAID不是并行不是并行读读写。写。JBODJBODJBODJBOD代表代表JustaBunchofDrivesJustaBunchofDrives，磁，磁盘盘控制器把每个物理磁控制器把每个物理磁盘盘看作独立的磁看作独立的磁盘盘，因此每个磁，因此每个磁盘盘都是独立的都是独立的逻辑盘逻辑盘。JBODJBOD也不提也不提供数据冗余。要求至少一个磁供数据冗余。要求至少一个磁盘盘。与。与NRAIDNRAID的差的差别别是是JBODJBOD不会把不会把所有磁所有磁盘盘的容量的容量组组合成一个合成一个逻辑盘逻辑盘。5/21/202421其他技其他技术术SNAPSHOT(SNAPSHOT(快照快照)首先，首先，SnapshotSnapshot会占用磁会占用磁盘盘空空间间(SnapshotLUN)(SnapshotLUN)，占用空，占用空间间的多少是由的多少是由变变化数据的多少决定；极端情况下，所有的数据都有化数据的多少决定；极端情况下，所有的数据都有变变化，就需要有与化，就需要有与Target Target LUNLUN一一样样大小的空大小的空间间。SnapshotSnapshot开始工作的开始工作的时时候，在候，在RAIDRAID控制器的控制器的CacheCache中建立一个数据区域指中建立一个数据区域指针针，与，与Target LUNTarget LUN中的中的BlockBlock一一一一对应对应；当某一个；当某一个BlockBlock的数据中要的数据中要变变化，化，控制器先将原始数据复制到控制器先将原始数据复制到Snapshot LUNSnapshot LUN中，同中，同时时修改指修改指针针，指向，指向SnapshotLUNSnapshotLUN中的中的BlockBlock。当当HostHost需要需要读读Target LUNTarget LUN中数据的中数据的时时候，直接候，直接读读取取Targe LUNTarge LUN；如果；如果读读取取Snapshot LUNSnapshot LUN中的数据，先中的数据，先查询查询内存指内存指针针；数据没有改；数据没有改变变，就直接，就直接读读取取TargetLUNTargetLUN中的中的BlockBlock，如果改，如果改变变，就直接，就直接读读取取Snapshot LUNSnapshot LUN中的中的BlockBlock。也就是也就是说说，SnapshotSnapshot的核心是建立一个指的核心是建立一个指针针列表，指示列表，指示读读取数据的地址。取数据的地址。提供一个瞬提供一个瞬时时数据的影像，只有当数据要改数据的影像，只有当数据要改变时变时，才复制到一个新的，才复制到一个新的LUNLUN中；中；数据在一段数据在一段时间时间内的内的变变化不是太化不是太频频繁，就不会占用太多的空繁，就不会占用太多的空间间。5/21/202422其他技其他技术术SNAPSHOT(SNAPSHOT(快照快照)SnapshotSnapshot有两种方式，一种是将目有两种方式，一种是将目标标LUNLUN的数据完全复制一份，的数据完全复制一份，要占用相等地磁要占用相等地磁盘盘空空间间，另一种是，另一种是对对指指针针的复制，占用空的复制，占用空间间很少。很少。管理指管理指针针也有两种，一种是在原数据被修改前，先将原数据复制到也有两种，一种是在原数据被修改前，先将原数据复制到特定的快照区域（有两种方式，一种在特定的快照区域（有两种方式，一种在单单独的磁独的磁盘盘分区，一种是在分区，一种是在原文件系原文件系统统占用的空占用的空间间），再修改快照中的指），再修改快照中的指针针，这样这样可以不改可以不改变变原文件系原文件系统统的指的指针结针结构，可以减少磁构，可以减少磁盘盘碎片，大多数快照都是碎片，大多数快照都是这这么么做的；另一种是修改的数据做的；另一种是修改的数据继续继续写到同文件系写到同文件系统统的空余空的空余空间间，修改，修改文件系文件系统统原来的指原来的指针针，而不是修改快照的指，而不是修改快照的指针针。5/21/202423存存存存储议题储议题储议题储议题RAID原理原理SAN介介绍绍5/21/202424SANSAN介介介介绍绍绍绍传统传统存存储储技技术术新新兴兴存存储储技技术术SAN的特点的特点SAN的拓扑的拓扑Fabric介介绍绍5/21/202425传统传统存存储储技技术术传统传统的存的存储结储结构使得网构使得网络络中的服中的服务务器存器存储储部分各自独立，同部分各自独立，同时带时带来来了复了复杂杂的的维护维护和管理，并和管理，并难难以以满满足不断增足不断增长长的数据吞吐需求。的数据吞吐需求。5/21/202426新新兴兴存存储储技技术术什么是什么是SANSAN（Storage Area Storage，存，存储储区域网）是一个高速的子网，区域网）是一个高速的子网，这这个子网中的个子网中的设备设备可以从你的主网卸可以从你的主网卸载载流量。通常流量。通常SAN由由RAID阵阵列列连连接接光光纤纤通道（通道（Fibre Channel）组组成，成，SAN和服和服务务器的数据通信通器的数据通信通过过SCSI命令而非命令而非TCP/IP，数据，数据处处理是理是“块级块级”（block level）。）。SAN，实际实际上是一种存上是一种存储设备储设备池，即一个由硬池，即一个由硬盘盘、磁、磁带带以及光以及光设备设备构成构成的子网，的子网，这这一子网上的存一子网上的存储储空空间间可由主网上的每一系可由主网上的每一系统统所共享。子网中所共享。子网中仅仅包含一系列相互独立运行的存包含一系列相互独立运行的存储设备储设备。SAN 是存是存储储数据的数据的场场所，在服所，在服务务器器调调用数据之前，用数据之前，所有的数据都所有的数据都驻驻留在留在 SAN上，上，仅仅当服当服务务器器调调用用这这些数据些数据时时，SAN才会才会为为客客户户机服机服务务。5/21/202427新新兴兴存存储储技技术术5/21/202428新新兴兴存存储储技技术术什么是什么是NASNAS（Network Attached Storage，网，网络络附加存附加存储储）的典型）的典型组组成是使用成是使用TCP/IP协议协议的以太网文件服的以太网文件服务务器，数据器，数据处处理是理是“文件文件级级”（file level）。你可）。你可以把以把NAS存存储设备储设备附加在已附加在已经经存在的网存在的网络络上。上。NAS是一种是一种专业专业的网的网络络文件存文件存储储及及备备份份设备设备，它是基于，它是基于LAN（局域网）的，按（局域网）的，按照照TCP/IP协议进协议进行通信，以文件的行通信，以文件的I/O（输输入入/输输出）方式出）方式进进行数据行数据传输传输。在。在LAN环环境下，境下，NAS已已经经完全可以完全可以实现实现异构平台之异构平台之间间的数据的数据级级共享，比如共享，比如NT、UNIX等平台的共享。等平台的共享。一个一个NAS系系统统包括包括处处理器，文件服理器，文件服务务管理模管理模块块和多个硬和多个硬盘驱动盘驱动器器(用于数据的用于数据的存存储储)。NAS 可以可以应应用在任何的网用在任何的网络环络环境当中。主服境当中。主服务务器和客器和客户户端可以非常方端可以非常方便地在便地在NAS上存取任意格式的文件，包括上存取任意格式的文件，包括SMB格式（格式（Windows）、）、NFS格式格式(Unix,Linux)和和CIFS（Common Internet File System）格式等等。）格式等等。5/21/202429新新兴兴存存储储技技术术5/21/202430新新兴兴存存储储技技术术SANSAN与与NASNAS区区别别区分区分SANSAN与与NASNAS最最简单简单的方法是的方法是对对比二者的技比二者的技术实现术实现：NASNAS通常是一个服通常是一个服务务器群：器群：应应用服用服务务器、器、邮邮件服件服务务器等等，存器等等，存储储设备设备易于附加在易于附加在这这个系个系统统上。上。SANSAN多部署与多部署与电电子商子商务应务应用中，大量的数据用中，大量的数据备备份和其它份和其它业务业务需要需要在网上在网上频频繁地存繁地存储储和和传输传输；SANSAN可以从你的主网上卸掉大量的数可以从你的主网上卸掉大量的数据流量，可以使你的网据流量，可以使你的网络络从数据从数据拥拥塞中解脱出来。塞中解脱出来。5/21/202431SAN的特点的特点加大了数据的吞吐能力和数据的加大了数据的吞吐能力和数据的传输传输距离距离SAN 代表着存代表着存储储的未来，它不的未来，它不仅仅可使公司的数据吞吐能力得以大幅度可使公司的数据吞吐能力得以大幅度提高，提高，还还可通可通过过 Fibre Channel(光光纤纤信道信道)互互连实现连实现存存储设备储设备之之间间更更大距离的大距离的连连接。接。加快了数据加快了数据传输传输的速度的速度把存把存储设备储设备移向移向专专用的网用的网络络，其最大的好，其最大的好处处之一是加快了数据之一是加快了数据传输传输的的速度。速度。SAN专专用的数据用的数据传输带宽传输带宽足可足可满满足大多数用足大多数用户户的需求。与此同的需求。与此同时时，SAN的存在的存在还还可在很大程度上减可在很大程度上减轻轻了客了客户户机网机网络络的的负负担。担。5/21/202432SAN的特点的特点提供了更大的灵活性提供了更大的灵活性SAN的另一大的另一大优优点是它的灵活性。由于多台服点是它的灵活性。由于多台服务务器可共享器可共享SAN上的存上的存储设备储设备，从而大大，从而大大改改进进了向服了向服务务器分配磁器分配磁盘盘空空间间的方法。例如，它可使公司根据系的方法。例如，它可使公司根据系统统的具体需求更有的具体需求更有针对针对性地向服性地向服务务器分配适用的存器分配适用的存储类储类型。型。对对于那些需快速存取映像磁于那些需快速存取映像磁盘盘的系的系统统，用，用户户可添加可添加一个存一个存储储矩矩阵阵，而，而对对于那些不需要快速存取的系于那些不需要快速存取的系统统，用，用户户可适当挂起可适当挂起SAN上的某些上的某些驱动驱动器。另外，器。另外，SAN还还允允许许用用户户随随时时添加其所需的存添加其所需的存储储空空间间。因。因为为存存储储是与服是与服务务器相分离的，器相分离的，所以用所以用户户可在可在财财力允力允许许的情况下的情况下购买购买任意数目的磁任意数目的磁盘阵盘阵列。另外，列。另外，SAN也不会使用也不会使用户户陷陷入只能依入只能依赖赖某一特定供某一特定供应应商方案的商方案的尴尴尬局面。尬局面。减少了网减少了网络络的复的复杂杂性性SAN 的更大的好的更大的好处处是减少了网是减少了网络络的复的复杂杂性。服性。服务务器器仅仅需要与需要与 SAN的的单单一一连连接，可以接，可以腾腾出出服服务务器的器的扩扩展插槽，允展插槽，允许许用用户户不断地向其添加存不断地向其添加存储设备储设备，因而将可能，因而将可能拥拥有更有更长长的服的服务务期。期。在在 SAN中中传输传输数据，数据，还还可减少广域网的可减少广域网的负负担，并有望延担，并有望延长这长这些些设备设备的使用寿命。另外用的使用寿命。另外用户户将有能力根据需求的增将有能力根据需求的增长长不断不断对对SAN进进行升行升级级。5/21/202433SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑点点点点对对对对点点点点点到点是两个点到点是两个设备间的的简单专用用连接，用于最小接，用于最小规模的服模的服务器器/存存贮配置。配置。线缆直接从一个直接从一个设备到另一个，中到另一个，中间没有集没有集线器。器。这种配置使用光种配置使用光纤通道通道协议的子集，控制的子集，控制权只属于只属于这两个两个设备，再增加再增加设备就需要用仲裁就需要用仲裁环来来协商商访问权。5/21/202434SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑仲裁仲裁仲裁仲裁环环环环仲裁仲裁环是支持多达是支持多达127127个个节点（其中一个可以点（其中一个可以连接到交接到交换结构）的共享千兆构）的共享千兆结构。仲裁构。仲裁环与令牌与令牌环或或FDDIFDDI很象，两个很象，两个设备通信通信时占据了共享介占据了共享介质，完成后把控制，完成后把控制权交交给其它其它节点。光点。光纤信道命令用于信道命令用于协调对设备环的的访问。为了避免了避免单点失效点失效导致断致断环，仲裁，仲裁环集集线器在物理上是星形器在物理上是星形连接。仲裁接。仲裁环集集线器通常提器通常提供供7 7到到1212个端口，通个端口，通过层叠叠还可以建立更大的可以建立更大的环。与以太网和令牌。与以太网和令牌环局域网中的集局域网中的集线器器一一样，仲裁，仲裁环集集线器提供了很好的控制能力和可靠性，在每个端口都有旁路器提供了很好的控制能力和可靠性，在每个端口都有旁路线路防止路防止单点失效点失效产生的断生的断环。5/21/202435SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑仲裁仲裁仲裁仲裁环环环环与共享以太网或令牌与共享以太网或令牌环类环类似，仲裁似，仲裁环环也有介也有介质访问规则质访问规则保保证证多达多达126126个个节节点的点的数据在数据在统统一介一介质质上有序地上有序地传输传输。SCSISCSI事事务务的的发发起者，如服起者，如服务务器，把事器，把事务务交交给给光光纤纤接口卡，接口卡，让让HBAHBA来仲裁来仲裁对环对环的的访问访问。每个每个设备设备的可用的可用带宽带宽由同一由同一环环中活中活跃跃的的节节点数分享。如四个相同的活点数分享。如四个相同的活跃节跃节点各点各自自拥拥有有25MBps25MBps的的带宽带宽，2525个相同的活个相同的活跃节跃节点点则则各自各自拥拥有有4MBps4MBps的的带宽带宽。不。不同的同的应应用有不同的用有不同的带宽带宽需求，象服需求，象服务务器簇集器簇集(Cluster)(Cluster)等就不需要很高的等就不需要很高的带宽带宽，却可以从光却可以从光纤纤信道灵活的网信道灵活的网络结络结构得益。构得益。除了除了带宽带宽的考的考虑虑，总总的距离也会影响的距离也会影响环环的性能。增加了的性能。增加了长长的的连连接后，接后，环环的的总总周周长长就增加了，就增加了，这样这样会会产产生延生延迟迟，对对于数据密集的于数据密集的应应用可能提供不了适合的响用可能提供不了适合的响应应时间时间，但可能可以用于灾，但可能可以用于灾难难恢复。例如：大的延恢复。例如：大的延迟迟不适合完整的磁不适合完整的磁盘镜盘镜像，但像，但可用于只可用于只进进行数据行数据库记录库记录更新的情况。通常情况下，需要在更新的情况。通常情况下，需要在长长距离上的高性能距离上的高性能的的应应用会用用会用FabricFabric交交换换机来隔离机来隔离该该网段。网段。5/21/202436SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑仲裁仲裁仲裁仲裁环环环环绝绝大多数大多数产产品的仲裁品的仲裁环环是私有的，只在是私有的，只在环环内成内成员间员间通信。要与通信。要与环环外外设备设备通信通信需要需要连连接到接到fabricfabric交交换换机，也可以通机，也可以通过驱动过驱动使使设备设备登登录录到到FabricFabric。这样这样，服，服务务器既可以象以前一器既可以象以前一样样与局域与局域环环段上的磁段上的磁盘盘通信，也可以与通信，也可以与连连接到接到FabricFabric的磁的磁盘盘和磁和磁带带通信。通信。一般来一般来说说，环环集集线线器是仲裁器是仲裁环环的被的被动组动组件，它只是件，它只是线缆线缆集中器，用更有效的集中器，用更有效的星形拓扑来构成星形拓扑来构成逻辑环逻辑环。除了端口旁路功能外，其作用是把数据流从一个端。除了端口旁路功能外，其作用是把数据流从一个端口口传输传输到另一个，而不干涉数据的流到另一个，而不干涉数据的流动动。因。因为为集集线线器不是主器不是主动设备动设备，所，所连连的的设备设备不需要任何不需要任何协议协议或步或步骤骤来来顾顾及集及集线线器的存在。与器的存在。与Fabric SwitchFabric Switch不同，集不同，集线线器不需要登器不需要登录录、流控等功能。、流控等功能。环环集集线线器的被器的被动动特性使其在构造特性使其在构造SANSAN时时很灵活，既可以很灵活，既可以连连接到接到Fabric SwitchFabric Switch上以支持很多的上以支持很多的设备设备，也可以用于独立的私有，也可以用于独立的私有环环用于部用于部门门内部。内部。5/21/202437SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑仲裁仲裁仲裁仲裁环环环环环环集集线线器器结结构构5/21/202438SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑交交交交换环换环换环换环环环交交换换机管理两个或多个仲裁机管理两个或多个仲裁环环段的地址空段的地址空间间，创创建了更大的建了更大的逻辑环逻辑环。这样这样，物，物理上独立的理上独立的环环可以透明地彼此通信，同可以透明地彼此通信，同时时每个端口保持了每个端口保持了较较高的可用高的可用带宽带宽。5/21/202439SANSAN的拓扑的拓扑的拓扑的拓扑交交交交换环换环换环换环环环交交换换机机结结构构5/21/202440FabricFabric介介介介绍绍绍绍FabricFabric概念概念Fibre ChannelFibre Channel有两种常用的拓扑有两种常用的拓扑结结构构:Fibre Channel Arbitrated Loop:Fibre Channel Arbitrated Loop(FC-AL)(FC-AL)和和FabricFabric。我。我们们常常说说的的的的Fibre Channel HubFibre Channel Hub和和Loop SwitchLoop Switch使用使用 FC-ALFC-AL协议协议，而，而Fabric SwitchFabric Switch使用使用FC-SWFC-SW协议协议。两者之。两者之间间的区的区别别如下：如下：地址空地址空间间上的不同、上的不同、扩扩展能力不同展能力不同FC-AL使用一个字使用一个字节节的地址，称的地址，称为为AL_PA地址（地址（Arbitrated Loop Physical Address）。由于）。由于协议协议本身的原因，只有本身的原因，只有127个地址。（一个个地址。（一个字字节节有有256个数字，个数字，AL_PA地址只使用其中的一部分）。地址只使用其中的一部分）。Fabric使用使用3个字个字节节的地址，其中第一个字的地址，其中第一个字节节即是我即是我们们常常说说的的Domain_ID，由于，由于协议协议本身用掉了本身用掉了16个地址，个地址，实际实际可用的只有可用的只有239个。个。每个交每个交换换都必都必须须具有不同的具有不同的Domain_ID，因此所有的交，因此所有的交换换机厂商的宣机厂商的宣传资传资料上都料上都说说最多可以将最多可以将239个交个交换换机相机相连连。5/21/202441FabricFabric介介介介绍绍绍绍地址地址获获得方式不同得方式不同使用使用FC-ALFC-AL协议时协议时，一般，一般讲讲是在所有的是在所有的设备设备之之间协间协商商AL_PAAL_PA地址。地址。而而设备连设备连接到接到FabricFabric交交换换机上，它会首先做一个机上，它会首先做一个Fabric LoginFabric Login，向交，向交换换机登机登录录，从而，从而获获得得3 3个字个字节节的地址。的地址。单单台机器启台机器启动动不需要同其它机器不需要同其它机器协协商地址。商地址。Fabric交交换换机特机特别别适合构造大的企适合构造大的企业级业级SAN，因此需要提供，因此需要提供许许多特多特殊的服殊的服务务来确保来确保SAN正常工作。如：正常工作。如：Fabric登登录录服服务务，命名服，命名服务务，RSCN服服务务等等。而等等。而Loop Switch(环环交交换换机机)特特别别适合广大中等适合广大中等规规模模的的SAN结结构，构，这这也是国内大多数用也是国内大多数用户户的需求的需求规规模。同模。同时时，在方案的，在方案的兼容性配置方面，兼容性配置方面，Loop Switch更有更有优势优势。因。因为为，各，各类类存存储产储产品的品的默默认设认设置都是置都是 Loop优优先。先。5/21/202442FabricFabric介介介介绍绍绍绍FabricFabric设备设备也称也称为为Fabric-awareFabric-aware设备