基于SANNAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的存儲(chǔ)整合技術(shù)www.huisheliren.com

基于SAN/NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的存儲(chǔ)整合技術(shù)介紹了傳統(tǒng)信息架構(gòu)和以信息為中心的存儲(chǔ)架構(gòu)，指出以服務(wù)為導(dǎo)向的存儲(chǔ)整合實(shí)施是企業(yè)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架發(fā)展的必由之路。闡述存儲(chǔ)整合技術(shù)相關(guān)概念，分析存儲(chǔ)整合的設(shè)計(jì)思路，提出有效基于SAN/NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存儲(chǔ)整合技術(shù)方案。最后通過(guò)架構(gòu)擴(kuò)展性說(shuō)明存儲(chǔ)整合后對(duì)企業(yè)擴(kuò)展的重要作用。隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的飛速增長(zhǎng)，對(duì)IT系統(tǒng)存儲(chǔ)的要求越來(lái)越高。目前多個(gè)企業(yè)存儲(chǔ)構(gòu)架仍處于傳統(tǒng)的以主機(jī)為中心的存儲(chǔ)構(gòu)架階段，缺乏統(tǒng)一的存儲(chǔ)資源管理平臺(tái)，難以滿足業(yè)務(wù)快速發(fā)展對(duì)存儲(chǔ)的靈活需求。眾多企業(yè)在科技規(guī)劃中提出了關(guān)于信息系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的有關(guān)要求，均需建立以信息為中心的信息系統(tǒng)存儲(chǔ)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一規(guī)劃和管理。1存儲(chǔ)架構(gòu)1.1傳統(tǒng)信息系統(tǒng)存儲(chǔ)構(gòu)架傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)存儲(chǔ)構(gòu)架是一種分布式的結(jié)構(gòu)，各個(gè)系統(tǒng)自成一體，各自有不同的、且相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享、備份與恢復(fù)、數(shù)據(jù)保護(hù)解決方案。其最大特點(diǎn)是跟主操作系統(tǒng)有關(guān)，數(shù)據(jù)的所有處理工作是以主機(jī)為主的。這就不可避免地導(dǎo)致主機(jī)的任何改變（包括主機(jī)升級(jí)、操作系統(tǒng)升級(jí)、應(yīng)用升級(jí)、網(wǎng)絡(luò)升級(jí)等）都可能要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一次改造。目前仍有許多企業(yè)的存儲(chǔ)構(gòu)架處于傳統(tǒng)的存儲(chǔ)構(gòu)架階段，隨著信息的快速增長(zhǎng)和存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，把數(shù)據(jù)獨(dú)立出來(lái)，建立可共享的、與主機(jī)平臺(tái)無(wú)關(guān)的先進(jìn)信息存儲(chǔ)構(gòu)架已經(jīng)逐漸成為主流。1.2以信息為中心的存儲(chǔ)構(gòu)架以信息（數(shù)據(jù)）為中心的信息系統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)(即存儲(chǔ)系統(tǒng)與主機(jī)服務(wù)器分開(kāi))是當(dāng)今信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架的主流，也逐漸被各企業(yè)數(shù)據(jù)中心所采用。如圖1。以信息為中心的存儲(chǔ)架構(gòu)，具有如下特點(diǎn)：1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)存儲(chǔ)整合，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與數(shù)據(jù)分離。2）信息（數(shù)據(jù)）分層存儲(chǔ)，根據(jù)信息重要程度和不同時(shí)期的價(jià)值，分布于不同存儲(chǔ)上。3）生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過(guò)基于高端存儲(chǔ)系統(tǒng)的解決方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)級(jí)的容災(zāi)方案，實(shí)現(xiàn)高級(jí)別的容災(zāi)指標(biāo)。4）簡(jiǎn)化了信息系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)集中并獨(dú)立于主機(jī)系統(tǒng)、存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理。點(diǎn)擊圖片查看大圖圖1系統(tǒng)總體框圖1.3信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架在經(jīng)歷了傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架，逐步發(fā)展為以信息為中心的存儲(chǔ)構(gòu)架。但目前這個(gè)理念仍停留在概念上，還沒(méi)有落地。從實(shí)施的角度看信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架的發(fā)展和優(yōu)化將通過(guò)以下幾個(gè)階段逐步實(shí)現(xiàn)的：1）存儲(chǔ)整合：通過(guò)對(duì)信息系統(tǒng)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一規(guī)劃和整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)資源分層管理。2）虛擬化：在存儲(chǔ)整合的基礎(chǔ)上，通過(guò)虛擬化技術(shù)對(duì)進(jìn)一步屏蔽服務(wù)器、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)的復(fù)雜性，以便更好的實(shí)現(xiàn)IT資源的統(tǒng)一調(diào)配。3）自動(dòng)化：是在存儲(chǔ)整合和虛擬化的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步自動(dòng)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效IT資源自動(dòng)化管理。存儲(chǔ)整合是基礎(chǔ)，是信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架發(fā)展的必由之路，在這個(gè)基礎(chǔ)上，在通過(guò)后續(xù)的虛擬化和自動(dòng)化管理的不斷優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)IT資源的統(tǒng)一調(diào)配和管理，以更好的服務(wù)于企業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展。2存儲(chǔ)整合技術(shù)關(guān)鍵概念近年來(lái)，信息（數(shù)據(jù)）量的迅速增長(zhǎng)和IT系統(tǒng)的不斷膨脹，為企業(yè)的發(fā)展提出了新的問(wèn)題和要求，如何確保數(shù)據(jù)的一致性、安全性和可靠性，如何實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的集中管理，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)集中訪問(wèn)，如何實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)類(lèi)型的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和保護(hù)等等。所有這些都期待著網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)及其產(chǎn)品的出現(xiàn)。不同于以往的各系統(tǒng)具有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，SAN（StorageAreaNetwork）與NAS（NetworkAttachedStorage）技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)不僅僅拓展了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的空間，更為重要的是，它們將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效的解決信息集中存儲(chǔ)遇到的問(wèn)題。2.1NAS技術(shù)NAS解決方案通常配置為作為文件服務(wù)的設(shè)備，由工作站或服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如TCP/IP）和應(yīng)用程序（如網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS或者通用Internet文件系統(tǒng)CIFS）來(lái)進(jìn)行文件訪問(wèn)。大多數(shù)NAS連接在工作站客戶機(jī)和NAS文件共享設(shè)備之間進(jìn)行。這些連接依賴(lài)于企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)正常運(yùn)行。NAS采用了專(zhuān)業(yè)化的操作系統(tǒng)用于網(wǎng)絡(luò)文件的訪問(wèn)，這些操作系統(tǒng)既支持標(biāo)準(zhǔn)的文件訪問(wèn)，也支持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議NAS使文件訪問(wèn)操作更為快捷，并且易于向基礎(chǔ)設(shè)施增加文件存儲(chǔ)容量。因?yàn)镹AS關(guān)注的是文件服務(wù)而不是實(shí)際文件系統(tǒng)的執(zhí)行情況，NAS設(shè)備易于部署。NAS設(shè)備與客戶機(jī)之間主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。傳輸?shù)奶幚磉^(guò)程需要占用處理器資源來(lái)中斷和重新訪問(wèn)數(shù)據(jù)流。如果數(shù)據(jù)包的處理占用太多的處理器資源，則在同一服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序會(huì)受到影響。由于網(wǎng)絡(luò)擁堵影響NAS的性能，所以，其性能局限性之一是網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力。NAS存儲(chǔ)的可擴(kuò)展性也受到設(shè)備大小的限制。2.2SAN技術(shù)SAN作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，是為了提供靈活、高性能和高擴(kuò)展性的存儲(chǔ)環(huán)境而設(shè)計(jì)的。SAN通過(guò)在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備（例如磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)和磁帶庫(kù)）之間實(shí)現(xiàn)連接達(dá)到這一目的。高性能的光纖通道交換機(jī)和光纖通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以確保設(shè)備連接既可靠且有效。這些連接以本地光纖或SCSI（通過(guò)SCSI-to-FibreChannel轉(zhuǎn)換器或網(wǎng)關(guān)）為基礎(chǔ)。一個(gè)或多個(gè)光纖通道交換機(jī)以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⊿AN架構(gòu)）形式為主機(jī)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備提供互聯(lián)。因SAN是為在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間傳輸大塊數(shù)據(jù)而進(jìn)行優(yōu)化的，SAN對(duì)以下應(yīng)用來(lái)說(shuō)是理想選擇:>關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，其中可預(yù)計(jì)的響應(yīng)時(shí)間、可用性和可擴(kuò)展性是基本要素。>集中的存儲(chǔ)備份，其中性能、數(shù)據(jù)一致性和可靠性可以確保企業(yè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的安全。>高可用性和故障切換環(huán)境可以確保更低的成本、更高的應(yīng)用水平。>可擴(kuò)展的存儲(chǔ)虛擬化，可使存儲(chǔ)與直接主機(jī)連接相分離，并確保動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分區(qū)。>改進(jìn)的災(zāi)難容錯(cuò)特性，在主機(jī)服務(wù)器及其連接設(shè)備間提供光纖通道高性能和擴(kuò)展距離。2.3SAN與NAS比較SAN和NAS經(jīng)常被視為兩種競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，實(shí)際上，這些技術(shù)各有所長(zhǎng)，分別適合不同應(yīng)用，二者在面對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)還能夠很好地相互補(bǔ)充，以提供對(duì)不同類(lèi)型數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。SAN針對(duì)海量、面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸，而NAS則提供文件級(jí)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能。點(diǎn)擊圖片查看大圖表1SAN與NAS對(duì)比從上表可看出，SAN利用的是FibreChannel（FC）協(xié)議[3]，而NAS采用的是TCP/IP協(xié)議。所以SAN系統(tǒng)的成本、復(fù)雜度、配置都比NAS要高和復(fù)雜，SAN必須冗余配置專(zhuān)用的連接設(shè)備和穩(wěn)定的企業(yè)級(jí)磁盤(pán)陣列，而NAS采用的是非常普通的TCP/IP技術(shù)。相比之下，TCP/IP協(xié)議消耗較大，F(xiàn)ibreChannel協(xié)議在傳輸大量數(shù)據(jù)方面有較大優(yōu)勢(shì)。從安全上考慮，F(xiàn)ibreChannel協(xié)議作為專(zhuān)用協(xié)議，相對(duì)TCP/IP協(xié)議更為安全。在行業(yè)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍方面，SAN技術(shù)在線事務(wù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、存儲(chǔ)集中、等方面應(yīng)用較廣泛，從而多被對(duì)數(shù)據(jù)一致性、在線事務(wù)處理、備份恢復(fù)要求較高的金融行業(yè)所采用。而NAS技術(shù)多用對(duì)數(shù)據(jù)一致性和實(shí)時(shí)性要求不高的制造業(yè)。通過(guò)以上分析，可以得出結(jié)論：SAN是一種網(wǎng)絡(luò)，是專(zhuān)門(mén)用于在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間進(jìn)行I/O傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，適用于存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；NAS則是一個(gè)專(zhuān)有文件服務(wù)器或智能文件訪問(wèn)設(shè)備，存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。對(duì)于企業(yè)中基于數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)一致性和在線事務(wù)的處理能力要求較高，適合于采用SAN作為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。而另外一部分基于文件的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，則適合于采用NAS作為存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。根據(jù)以上SAN和NAS的對(duì)比，結(jié)合存儲(chǔ)技術(shù)的典型應(yīng)用范圍，應(yīng)采用SAN技術(shù)作為存儲(chǔ)整合的主要技術(shù)手段，NAS作為存儲(chǔ)架構(gòu)的必要補(bǔ)充。3信息系統(tǒng)存儲(chǔ)整合實(shí)施3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架采用以SAN為主、NAS為輔的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，集中存儲(chǔ)平臺(tái)，并通過(guò)VSAN進(jìn)行邏輯隔離，設(shè)置生產(chǎn)存儲(chǔ)集中、數(shù)據(jù)備份兩個(gè)存儲(chǔ)功能區(qū)域。同時(shí)，在存儲(chǔ)集中區(qū)域根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分層的原則，可依據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)分層存儲(chǔ)，如核心業(yè)務(wù)存儲(chǔ)模塊、高端業(yè)務(wù)存儲(chǔ)模塊、一般業(yè)務(wù)存儲(chǔ)模塊、文件存儲(chǔ)模塊。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)上采用以SAN為主的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)，構(gòu)建集中存儲(chǔ)平臺(tái)，即大部分存儲(chǔ)模塊部署至SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、文件存儲(chǔ)模塊部署在NAS存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于不便實(shí)現(xiàn)整合的系統(tǒng)，可依然保留現(xiàn)有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)整合采用的存儲(chǔ)設(shè)備要求是中高端存儲(chǔ)，可支持多業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用。總體構(gòu)架圖如下：點(diǎn)擊圖片查看大圖圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架圖設(shè)計(jì)上采用虛擬存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)SAN網(wǎng)絡(luò)中不同應(yīng)用類(lèi)型進(jìn)行安全隔離。建立專(zhuān)用的IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)用于接入NAS存儲(chǔ)，與生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)分。各模塊采用VSAN進(jìn)行安全隔離。存儲(chǔ)整合后，便于對(duì)存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理，如從存儲(chǔ)需求、容量、數(shù)據(jù)保護(hù)、性能、監(jiān)控、服務(wù)報(bào)告等方面進(jìn)行統(tǒng)一管理。3.2SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)架構(gòu)在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)上，為實(shí)現(xiàn)冗余，采用2臺(tái)存儲(chǔ)導(dǎo)向器組成雙矩陣網(wǎng)的模式，兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)各自獨(dú)立，不進(jìn)行互聯(lián)。點(diǎn)擊圖片查看大圖圖3雙矩陣網(wǎng)通過(guò)服務(wù)器端的多路徑軟件（如PowerPath、SDD）來(lái)實(shí)現(xiàn)源設(shè)備到目標(biāo)設(shè)備之間鏈路切換或者負(fù)載均衡兩個(gè)Fabric為對(duì)等的SAN網(wǎng)絡(luò)[4]，由高端存儲(chǔ)導(dǎo)向器為核心組網(wǎng)形成，兩個(gè)矩陣網(wǎng)都具有高可靠性的設(shè)計(jì)，主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備冗余接口分別接入到兩個(gè)存儲(chǔ)矩陣網(wǎng)中。當(dāng)一條鏈路或者存儲(chǔ)矩陣網(wǎng)（Fabric）出現(xiàn)故障，導(dǎo)致I/O中斷之后，由主機(jī)多路徑軟件實(shí)現(xiàn)I/O路徑切換。存儲(chǔ)導(dǎo)向器具有加快存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)快速收斂的增強(qiáng)功能，通過(guò)對(duì)端口的狀態(tài)監(jiān)控。能夠檢測(cè)到鏈路的通斷，快速收斂，通告主機(jī)去進(jìn)行多路徑的切換。3.3NAS存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)規(guī)劃NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)技術(shù)，用于存取服務(wù)器文件系統(tǒng)，所以需占用大量IP網(wǎng)絡(luò)帶寬，為不對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)造成影響，一般情況，需獨(dú)立建設(shè)一個(gè)專(zhuān)門(mén)IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器使用專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)卡去訪問(wèn)NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)（使用專(zhuān)門(mén)NAS服務(wù)器管理）。為防止其他區(qū)域的服務(wù)器以服務(wù)器為跳板利用IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨區(qū)域攻擊網(wǎng)絡(luò)行為，還可在IP存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中部署專(zhuān)門(mén)的防火墻，用于各區(qū)域間安全隔離。IP連接網(wǎng)絡(luò)的可用性與SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相比，可用性稍有降低。為提高可用性，一般使用NAS存儲(chǔ)的主機(jī)可配置雙網(wǎng)卡連接存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)服務(wù)器操作系統(tǒng)上的軟件功能，將兩個(gè)網(wǎng)卡綁定成1個(gè)IP地址（虛擬成1個(gè)網(wǎng)卡），實(shí)現(xiàn)1臺(tái)服務(wù)器內(nèi)雙網(wǎng)卡的冗余設(shè)計(jì)，在單條線路不穩(wěn)定或發(fā)生故障時(shí)，冗余線路提供存儲(chǔ)通道能力，支持系統(tǒng)正常運(yùn)行。3.4優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)未實(shí)施整合時(shí)，存儲(chǔ)系統(tǒng)是獨(dú)立的和分散的，不利有于集中式存儲(chǔ)資源管理。而當(dāng)采用企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)架構(gòu)整合之后，可實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)式的、集中式的管理，可更有效地管理存儲(chǔ)資源，網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化程度得到了很大的提升。簡(jiǎn)化的集中的存儲(chǔ)構(gòu)架使得存儲(chǔ)相對(duì)獨(dú)立于主機(jī)，使得存儲(chǔ)資源得以集中管理和維護(hù)，同時(shí)，統(tǒng)一規(guī)劃的存儲(chǔ)資源，使得信息在不同層次存儲(chǔ)之間的移動(dòng)成為可能，有利于逐步形成一套有效的信息生命周期的管理（ILM）的機(jī)制。3.5擴(kuò)展在存儲(chǔ)整合實(shí)施的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步擴(kuò)展信