虛擬存儲區(qū)域網(wǎng)絡技術及其發(fā)展

1、虛擬存儲區(qū)域網(wǎng)絡技術及其發(fā)展 鄭曉虎摘要: 為了持持續(xù)提高高企業(yè)生生產(chǎn)效率率并改善善客戶關關系，大大多數(shù)企企業(yè)都在在部署數(shù)數(shù)據(jù)密集集型企業(yè)業(yè)應用，如如企業(yè)資資源規(guī)劃劃（ERRP）、制制造執(zhí)行行系統(tǒng)（MMES）、電電子商務務平臺等等。這種種形勢導導致了信信息和數(shù)數(shù)據(jù)量的的迅猛增增長。如如何有效效地管理理日益增增加的存存儲數(shù)據(jù)據(jù)、減少少工作的的復雜度度、避免免存儲資資源浪費費并降低低存儲成成本、簡簡化數(shù)據(jù)據(jù)集中的的管理并并降低管管理的成成本？ 關鍵詞:SStorragee Arrea Nettworrk（SSAN），Virtual Storage Area Network （VSAN），Inter

2、-VSAN Routing （IVR），IP的光纖通道（FCIP）。數(shù)據(jù)的存儲儲方式經(jīng)經(jīng)過了較較長時間間的演進進，而存儲儲設備和和服務器器之間常常見的連連接方式式有三種種，第一一種方式式是將磁磁盤陣列列或磁帶帶庫直接接掛在服服務器上上面；第第二種NNAS（nnetwworkk atttacchedd sttoraage）是通過網(wǎng)絡連接的磁盤存儲系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)直接通過網(wǎng)絡接口與網(wǎng)絡直接連接，由用戶通過網(wǎng)絡訪問；第三種是存儲設備掛在SAN上，服務器通過光纖通道訪問它。SAN已經(jīng)經(jīng)成為了了滿足高高級存儲儲要求的的最佳解解決方案案，SAAN不僅僅能夠提提供高級級功能，能能夠比直直接連接接存儲（DDAS

3、）環(huán)環(huán)境提供供更大的的投資回回報。但但隨著企企業(yè)的規(guī)規(guī)模成長長和應用用系統(tǒng)的的擴展出出現(xiàn)了很很多物理理和虛擬擬位置上上的分散散式存儲儲“孤島”；面對對企業(yè)內(nèi)內(nèi)部眾多多的已有有存儲產(chǎn)產(chǎn)品和技技術：本本地部署署的光通通道IPPSCSSI、FFCIPP以及IInfiinibbandd，怎樣樣進行選選擇和整整合，如如何能夠夠用互補補的方式式來創(chuàng)建建最佳的的、最有有效的存存儲結(jié)構構。SAN的技技術發(fā)展展Storaage Areea NNetwworkk（SAAN）是是針對大大容量服服務應用用環(huán)境下下的存儲儲解決方方案，它它是位于于服務器器后面的的存儲網(wǎng)網(wǎng)絡，所所有的服服務器可可以通過過這個網(wǎng)網(wǎng)絡對任任意

4、的存存貯介質(zhì)質(zhì)進行讀讀取和寫寫入，而而且通過過采用特特定的網(wǎng)網(wǎng)絡傳輸輸介質(zhì)使使得SAAN可以以擴展到到廣域，實實現(xiàn)異地地備份和和恢復。由由于SAAN技術術是建立立在（1-2）GGb/ss的光纖纖通道上上面的.SAN的局局限性隨著SANN技術的的普及，SSAN已已經(jīng)從為為小型隔隔離SAAN島提提供連接接的基于于仲裁環(huán)環(huán)集線器器的小網(wǎng)網(wǎng)絡發(fā)展展為當今今連接數(shù)數(shù)百臺設設備的大大型SAAN網(wǎng)絡絡。像以以太網(wǎng)發(fā)發(fā)展過程程中需要要考慮可可擴展性性和永續(xù)續(xù)性一樣樣，依靠靠一個SSAN網(wǎng)網(wǎng)絡連接接眾多設設備也會會降低SSAN的的永續(xù)性性和穩(wěn)定定性。另另外，以以前只局局限在一一個數(shù)據(jù)據(jù)中心內(nèi)內(nèi)，專為為一個應應用

5、或一一個部門門使用的的SANN網(wǎng)絡，現(xiàn)現(xiàn)在可能能已經(jīng)跨跨越國界界或洲界界。大型型SANN網(wǎng)絡的的優(yōu)勢是是能夠集集中管理理，能夠夠更加有有效地使使用網(wǎng)絡絡資源（端端口、IISL），但但是，為為保證擴擴展過程程中能夠夠保持適適當?shù)挠烙览m(xù)性，原原有SAAN交換換機的體體系結(jié)構構以及基基礎光纖纖通道協(xié)協(xié)議本身身很快就就會達到到使用極極限。SAN的信信息傳輸輸協(xié)議與與以太網(wǎng)網(wǎng)協(xié)議一一樣，光光纖通道道屬于交交換式第第2層協(xié)議議，由于于沒有等等級網(wǎng)絡絡域概念念，因而而不能將將控制協(xié)協(xié)議和消消息傳送送隔離和和限制在在網(wǎng)絡的的某個分分區(qū)。與與以太網(wǎng)網(wǎng)類似，光光纖通道道在一定定網(wǎng)絡范范圍內(nèi)（例例如分區(qū)區(qū)）使用用一

6、套網(wǎng)網(wǎng)絡faabriic控制制協(xié)議，以以及交換換機產(chǎn)生生的一套套狀態(tài)變變化通知知。因此此，即使使是本地地的光纖纖通道控控制協(xié)議議消息也也只能在在小Faabriic網(wǎng)絡絡范圍內(nèi)內(nèi)傳送，因因此，它它們的影影響只局局限在FFabrric之之內(nèi)。這這種體系系結(jié)構上上的缺陷陷會在網(wǎng)網(wǎng)絡中形形成很大大的高可可用性漏漏洞，尤尤其是地地理分布布范圍較較大的SSAN。造造成這種種高可用用性風險險的原因因是，潛潛在干擾擾性局域域控制協(xié)協(xié)議事件件可能會會干擾到到擴展鏈鏈路兩邊邊的整個個Fabbricc網(wǎng)絡。特特別是在在大型網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構構中隨著著站點增增多后SSAN需需要多個個FC交交換機二二級連接接，增加加了連接接點

7、擴大大了域范范圍，穩(wěn)穩(wěn)定性下下降。SAN的發(fā)發(fā)展在IP世界界里，隨隨著IPP網(wǎng)絡的的持續(xù)擴擴展，第第2層VLAAN技術術與第33層IP路由由協(xié)議的的使用，不不但能將將錯誤分分區(qū)限制制在IPP子網(wǎng)邊邊界內(nèi)，還還能實現(xiàn)現(xiàn)這些分分區(qū)之間間的必要要連接。但但是，作作為第22層基礎礎協(xié)議的的光纖通通道并不不具備這這種錯誤誤分區(qū)隔隔離功能能。如果果想不斷斷推進能能夠降低低成本的的融合SSAN基基礎設施施的發(fā)展展，又不不降低這這些環(huán)境境的穩(wěn)定定性或安安全性，必必須在SSAN內(nèi)內(nèi)實現(xiàn)這這一功能能。為將傳統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡絡中的可可擴展性性和穩(wěn)定定性延伸伸到SAAN領域域中，世世界著名名IT網(wǎng)網(wǎng)絡企業(yè)業(yè)推出了了存儲網(wǎng)

8、網(wǎng)絡交換換機，采采用了很很多創(chuàng)新新技術（VVSANN、IVVR）。與與其它傳傳統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)網(wǎng)絡一一樣，虛虛擬SAAN（VSAAN）和和VSAAN間路路由等新新型數(shù)據(jù)據(jù)中心技技術，以以及FCCIP等等集成式式SANN擴展傳傳輸方式式能夠提提高光纖纖通道SSAN的的可擴展展性和永永續(xù)性。VSAN的的技術發(fā)發(fā)展VLAN是是一種能能夠分成成多個邏邏輯部分分和分區(qū)區(qū)的特殊殊SANN。VSSAN 能夠克克服當今今存在的的許多網(wǎng)網(wǎng)絡分區(qū)區(qū)限制，目目前已經(jīng)經(jīng)被ANNSI T-111 委委員會定定為行業(yè)業(yè)標準。ANSI T-111 的的標準 ANSSIT111.331）.VSSAN的的幀頭格格式：FC-FSS-2

9、VirrtuaalFaabriicTaaggiing（VVFT）HHeadder（88byttes）R_CTLL(0 x500h)Ver0 x00bbFrameeTypeRSVDRSVDUserPriorrityyVF_IDDRSVDHopCttRSVD8241131218242）.VSSANss的EIISL ：EISL（增強型型ISLL鏈路）為每個個幀增加加的標記記信息，在VSSAN成成員端口口和EIISL鏈鏈路上,每個單單獨的虛虛擬結(jié)構構使用基基于硬件件的幀標標記來相相互隔離離。 EIISL 頭SOF (Start of Frame) EISL Header FC Header Paylo

10、ad CRCEOF (End of Frame) 4B8B24B0-2112B4B4B在VSANN的中繼繼中每一一個幀SOF (Start of Frame) EISL Header FC Header Payload CRCEOF (End of Frame) 4B8B24B0-2112B4B4BUser priioriity-3 bbitss 用于于QOSS，指定定幀的優(yōu)先先級；VSAN ID-12 bitts 用用于為劃劃分的每每個詳細細VSAAN分配配標簽，可可以提供供40996個VVSANNs;MPLS flaag-11 biit 為為指定隸隸屬于MMPLSS的幀作作標記；Time-

11、to-livve(TTTL)-8 bitts 用用于解決決路由環(huán)環(huán)；其他的包括括版本、幀幀的類型型及保留留區(qū)域。VSAN 網(wǎng)絡存存儲架構構VSAN網(wǎng)絡存儲示意圖VSAN網(wǎng)絡存儲示意圖在VSANN型網(wǎng)絡絡中，稱稱為EIISL的的通用IISL同同時為多多個VSSAN服服務。來來自所有有VSAAN的流流量都將將打上VVSANN成員信信息標記記，通過過通用IISL傳傳輸，都都仍然保保留邏輯輯上的隔隔離。VSAN的的網(wǎng)絡結(jié)結(jié)構中通通過部署署智能化化網(wǎng)絡存存儲交換換機整合合iSCCSI、FFICOON、FFC等存存儲設備備的接口口，通過過VSAAN可以以把iSSCSII的主機機、FCC設備、FFICOON

12、設備備劃分成成相同或或不同的的VSAAN成員員，從而而達到資資源共享享和安全全控制的的目的。VSANss的工作作方式與VLANN和以太太網(wǎng)相似似，稱為為EISSL的VSAAN型ISLL能夠承承載與交交換機間間多個VVSANN相關的的光纖通通道流量量。利用用EISSL，可可以為多多個虛擬擬網(wǎng)絡提提供相同同的交換換機間鏈鏈路，并并對每個個VSAAN實施施最終的的流量控控制。另另外，利利用Poort Chaanneel，還還可以將將多個（E）ISL捆綁匯聚在一起，形成永續(xù)性和帶寬更高的大型虛擬（E）ISL。VSANss可以提提供的主主要功能能體現(xiàn)在在兩個方方面：1）.為物物理位置置隔離的的計算機機存

13、儲設設備（hhostts、ddiskks等）打打上EIISL的的標簽，用用于區(qū)分分這些存存儲設備備隸屬于于不同的的VSAANs.EISSL的標標簽只在在需要建建立EIISL鏈鏈路的互互聯(lián)的交交換機上上實施即即可，不不需要對對計算機機存儲設設備作任任何設置置。2). 針針對每一一組相同同的Fiibree Chhannnel Serrvicces創(chuàng)創(chuàng)建相應應的1個個新的VVSANN，用于于實現(xiàn)SServvicees的隔隔離，每每個Seerviicess運行在在一個獨獨立的組組內(nèi)進行行單獨管管理來和和配置。注注：Seerviicess包括ZZonee seerveer ,namme sservver

14、,mannageemennt sservver, prrincciplle sswittch eleectiion 等。VSANss、TEE_Poortss、PoortCChannnells的關關系如何在存儲儲交換機機上建立立EISSL及各各種端口口之間的的關系是是如何匹匹配的是是組建VVSANNs網(wǎng)絡絡的基礎礎。Trunkk建立的的必要條條件：1).創(chuàng)建建Truunk 的E_Porrt(TTE_PPortt)，需需要在存存儲交換換機上指指定端口口作為創(chuàng)創(chuàng)建Trrunkk的E_Porrt端口口，TEE_Poort建建立后就就允許本本地的所所有VSSANss(1-40993)的的信息通通過此端端

15、口。2).增強強性ISSL的鏈鏈路，EEISLL的鏈路路必須建建立在22個成對對的TEE_Poort上上，EIISL的的鏈路上上承載著著每個VVSANN的控制制協(xié)議信信息并提提供ISSL的功功能，通通過EIISL可可以提供供遠距離離的傳輸輸如DWWDM、FFCIPP等。PortCChannnells的特特性：PortCChannnells能夠夠把多條條EISSL鏈路路捆綁，組組建成11個鏈路路通道傳傳輸用戶戶數(shù)據(jù)。創(chuàng)建PorrtChhannnelss的每個個鏈路的的TE_Porrt端口口優(yōu)先級級必須一一致，VVSANNs必須須是可用用的。Port Chaanneel技術術能夠為為每個EEISL

16、L鏈路提提供高可可靠和快快速恢復復的功能能，并能能夠為用用戶信息息提供多多條傳輸輸路徑提提高鏈路路冗余功功能。VSANss的局限限性VSAN不不但有助助于開發(fā)發(fā)規(guī)模更更大、永永續(xù)性更更高、可可管理性性更好的的SANN網(wǎng)絡，還還有助于于建立端端口數(shù)量量高于110000的Fabbricc網(wǎng)絡。但但是，VVSANN的設計計有一個個局限。由由于所有有流量都都被隔離離在相應應VSAAN之內(nèi)內(nèi)，因此此，與FFabrric網(wǎng)網(wǎng)絡相連連的設備備只能包包含在一一個VSSAN中中。雖然然對于多多數(shù)主機機HBAA連接，這這都不成成問題，但但是，如如果想在在包含多多個VSSAN的的多個應應用和/或多個個部門之之間共享

17、享更多存存儲陣列列端口，問問題就暴暴露出來來了。在在長距離離的擴展展網(wǎng)絡解解決方案案中，用用戶可能能并不希希望利用用高延遲遲傳輸服服務擴展展通用網(wǎng)網(wǎng)絡或VVSANN，并以以此提高高網(wǎng)絡永永續(xù)性。為為使VSSAN解解決方案案滿足這這些要求求，必須須采用被被稱為VVSANN間路由由或IVVR的VSAAN技術術擴展。VSAN間間路由VSAN間間路由（IIVR）技技術：實實現(xiàn)不同同的VSSAN之之間IPP路由的的傳輸，類類式于三三層網(wǎng)絡絡交換機機。磁帶驅(qū)動器器或大型型子系統(tǒng)統(tǒng)等設備備通常會會出現(xiàn)在在多個VVSANN中。利利用VSSAN間間路由（IVR）技術，可以建立從一個VSAN到不同VSAN內(nèi)多臺設

18、備的路徑，而且不需要合并單個VSAN Fabric網(wǎng)絡，即不會造成錯誤分區(qū)融合。如果沒有IVR功能，大型磁盤陣列等設備必須與它想?yún)⑴c的所有VSAN的特定交換機端口相連。利用IVR技術，只需要定義多個VSAN中需要連接的設備IVR分區(qū)，共享設備就可以在多個VSAN之間通信，而且不需要合并參與的虛擬Fabric網(wǎng)絡（VSAN）。VSAN間間分區(qū)（IVZ）VSAN間間路由技技術的最最大優(yōu)點點之一是是易于供供應和管管理。IIVR的的主要功功能之一一，即IIVR與與iFCCP等其其它方法法之間的的主要區(qū)區(qū)別是，IVR的供應是利用已知步驟提供給SAN管理員的。利用SAN管理員再熟悉不過的分區(qū)管理步驟和管理

19、任務，只需定義一種稱為VSAN間分區(qū)的新型分區(qū)，就可以建立VSAN間路由實例。VSAN間分區(qū)的定義方法與其它分區(qū)相同，但它包含參與了邊緣VSAN，需要跨VSAN連接的設備。IVR技術能按照VSAN間分區(qū)的定義自動確定哪些路徑和名稱服務器需要交叉?zhèn)鞑?。利用類似的分區(qū)機制，SAN管理員不需要學習iFCP（McDATA開發(fā)的SAN互聯(lián)方案）和iSNS或新的管理工具就可以管理IVR服務。IVR的網(wǎng)網(wǎng)絡架構構IVR的網(wǎng)絡架構示意圖IVR的網(wǎng)絡架構示意圖為了實現(xiàn)IIVR連連接，網(wǎng)網(wǎng)絡中至至少有一一臺交換換機必須須作為傳傳輸或IIVR邊邊界交換換機，以以提供VVSANN之間的的傳輸路路徑。在在圖中，VSAN

20、 A中的設備p1需要與VSAN C中的設備p2通信。邊界交換機作為獨立VSAN中設備間的傳輸交換機，可以利用多臺IVR邊界交換機提供冗余路徑。邊界交換機只將某些FSPF（交換結(jié)構最短路徑優(yōu)先）路徑加入相應的本地VSAN，這些本地VSAN與需要IVR連接的預定IVR型VSAN中的設備有關。換言之，只有通往包含這些設備的預定IVR VSAN中的域（交換機）的FSPF路徑，才會交叉?zhèn)鞑?。另外，包含預定VSAN間分區(qū)內(nèi)通信設備的身份識別的名稱服務器數(shù)據(jù)庫項，也將在規(guī)定的IVR VSAN內(nèi)交叉?zhèn)鞑ァＨ绻性O備都包含在一個VSAN中，每臺交換機里的所有數(shù)據(jù)庫信息都將同步。利用IVR特性，按照VSAN間分

21、區(qū)的規(guī)定，只有需要IVR通信的設備的一小部分路由和名稱服務器信息才需要交叉?zhèn)鞑?，而且不需要合并參與的虛擬網(wǎng)絡（VSAN）。IVR實現(xiàn)現(xiàn)的優(yōu)點點IVR方法法對SAAN互聯(lián)聯(lián)的一個個優(yōu)點是是，IVVR依靠靠標準FFSPFF（交換結(jié)結(jié)構最短短路徑優(yōu)優(yōu)先）路由實實現(xiàn)路徑徑選擇和和路徑永永續(xù)性。利利用iFFCP等等其它互互聯(lián)解決決方案，由由于可以以轉(zhuǎn)換為為iFCCP，因因而沒有有端到端端使用FFSPFF協(xié)議，也也就沒有有端到端端路由智智能和永永續(xù)性。iFCP等解決方案嚴格依賴基于逐級的多路徑解決方案提供永續(xù)性。但是，由于IVR通過IVR邊界交換機傳播某些FSPF路徑，因而可以使用簡單的標準FSPF從端到

22、端網(wǎng)絡角度選擇路徑和確定冗余路徑。對于iFCP的解決方案不能擔保的拓撲中的任何路徑故障，這個功能都能提供快速、可靠的恢復機制。IVR通道道(Trranssit)VSAAN通道VSAN的網(wǎng)絡架構圖通道VSAN的網(wǎng)絡架構圖對擴展SAAN DDR解決決方案特特別有用用的另一一個IVVR配置置選項是是使用IIVR通通道VSSAN。通通道VSSAN是是用于連連接兩個個邊緣IIVR VSAAN的VSAAN，有有了它，無無需從一一個IVVR VVSANN擴展到到另一個個VSAAN就能能建立IIVR服服務。事事實上，通通道VSSAN能能夠擴展展邊界交交換機的的范圍，到到達參與與的各IIVR VSAAN。如圖“

23、IVVR的網(wǎng)網(wǎng)絡架構構示意圖圖”所示，設設備需要要通信的的兩個邊邊緣IVVR VVSANN已經(jīng)與與普通VVSANN邊界交交換機相相連。在在這個簡簡單的配配置中，不不需要通通道VSSAN。事事實上，雖雖然通道道VSAAN通常常是任選選設備，但但在某些些配置中中，最好好保持隔隔離狀態(tài)態(tài)，例如如廣域網(wǎng)網(wǎng)SANN擴展解解決方案案。如圖圖“通道VVSANN的網(wǎng)絡絡架構圖圖”所示的的通道VVSANN可用于于連接廣廣域網(wǎng)上上三個不不同的邊邊緣VSSAN。值值得注意意的是，通通道VSSAN中中也可以以包含各各種設備備，而且且邊緣VVSANN之間可可以存在在多個通通道VSSAN。IVRR建立IVVR服務務時，不

24、不需要將將任何邊邊緣IVVR VVSANN擴展到到普通邊邊界交換換機。在在這個例例子中，這這種做法法不需要要在高延延遲長途途網(wǎng)上擴擴展本地地IVRR VSSAN。IVR型VVSANN A和VSAAN BB的網(wǎng)絡絡控制流流量在邊邊界交換換機處本本地終止止，IVVR型VSAAN C的控制制流量在在遠程邊邊界交換換機處本本地終止止。通道道VSAAN是橫橫跨邊界界交換機機間廣域域連接的的唯一VVSANN。因此此，發(fā)生生在每個個邊緣IIVR VSAAN中的的網(wǎng)絡事事件，無無論是普普通控制制流量，還還是錯誤誤事件，都都將局限限在各自自的邊緣緣VSAAN內(nèi)，不不會穿越越和影響響其它IIVR型型VSAAN或通通道VSSAN。在在穩(wěn)定環(huán)環(huán)境中，參參與IVVR的所所有交換換機都將將交換巨巨大的控控制流量量