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

基于SAN/NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的存儲整合技術(shù)介紹了傳統(tǒng)信息架構(gòu)和以信息為中心的存儲架構(gòu)，指出以服務(wù)為導(dǎo)向的存儲整合實施是企業(yè)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架發(fā)展的必由之路。闡述存儲整合技術(shù)相關(guān)概念，分析存儲整合的設(shè)計思路，提出有效基于SAN/NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存儲整合技術(shù)方案。最后通過架構(gòu)擴展性說明存儲整合后對企業(yè)擴展的重要作用。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，對IT系統(tǒng)存儲的要求越來越高。目前多個企業(yè)存儲構(gòu)架仍處于傳統(tǒng)的以主機為中心的存儲構(gòu)架階段，缺乏統(tǒng)一的存儲資源管理平臺，難以滿足業(yè)務(wù)快速發(fā)展對存儲的靈活需求。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)存儲構(gòu)架，實現(xiàn)存儲資源的統(tǒng)一規(guī)劃和管理。1存儲架構(gòu)1.1傳統(tǒng)信息系統(tǒng)存儲構(gòu)架傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)存儲構(gòu)架是一種分布式的結(jié)構(gòu)，各個系統(tǒng)自成一體，各自有不同的、且相互獨立的數(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為主的。這就不可避免地導(dǎo)致主機的任何改變（包括主機升級、操作系統(tǒng)升級、應(yīng)用升級、網(wǎng)絡(luò)升級等）都可能要對整個系統(tǒng)進(jìn)行一次改造。目前仍有許多企業(yè)的存儲構(gòu)架處于傳統(tǒng)的存儲構(gòu)架階段，隨著信息的快速增長和存儲技術(shù)的發(fā)展，把數(shù)據(jù)獨立出來，建立可共享的、與主機平臺無關(guān)的先進(jìn)信息存儲構(gòu)架已經(jīng)逐漸成為主流。1.2以信息為中心的存儲構(gòu)架以信息（數(shù)據(jù)）為中心的信息系統(tǒng)存儲架構(gòu)(即存儲系統(tǒng)與主機服務(wù)器分開)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架構(gòu)，具有如下特點：1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過存儲整合，實現(xiàn)主機與數(shù)據(jù)分離。2）信息（數(shù)據(jù)）分層存儲，根據(jù)信息重要程度和不同時期的價值，分布于不同存儲上。3）生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以通過基于高端存儲系統(tǒng)的解決方案實現(xiàn)平臺級的容災(zāi)方案，實現(xiàn)高級別的容災(zāi)指標(biāo)。4）簡化了信息系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，存儲集中并獨立于主機系統(tǒng)、存儲資源統(tǒng)一管理。點擊圖片查看大圖圖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構(gòu)架。但目前這個理念仍停留在概念上，還沒有落地。從實施的角度看信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架的發(fā)展和優(yōu)化將通過以下幾個階段逐步實現(xiàn)的：1）存儲整合：通過對信息系統(tǒng)存儲資源的統(tǒng)一規(guī)劃和整合，實現(xiàn)對存儲資源分層管理。2）虛擬化：在存儲整合的基礎(chǔ)上，通過虛擬化技術(shù)對進(jìn)一步屏蔽服務(wù)器、存儲網(wǎng)絡(luò)、存儲的復(fù)雜性，以便更好的實現(xiàn)IT資源的統(tǒng)一調(diào)配。3）自動化：是在存儲整合和虛擬化的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)一步自動化設(shè)計，實現(xiàn)高效IT資源自動化管理。存儲整合是基礎(chǔ)，是信息系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架發(fā)展的必由之路，在這個基礎(chǔ)上，在通過后續(xù)的虛擬化和自動化管理的不斷優(yōu)化，以實現(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存儲整合技術(shù)關(guān)鍵概念近年來，信息（數(shù)據(jù)）量的迅速增長和IT系統(tǒng)的不斷膨脹，為企業(yè)的發(fā)展提出了新的問題和要求，如何確保數(shù)據(jù)的一致性、安全性和可靠性，如何實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的集中管理，如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)集中訪問，如何實現(xiàn)不同主機類型的數(shù)據(jù)訪問和保護(hù)等等。所有這些都期待著網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)及其產(chǎn)品的出現(xiàn)。不同于以往的各系統(tǒng)具有各自獨立的存儲設(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)與存儲技術(shù)有機地結(jié)合起來，有效的解決信息集中存儲遇到的問題。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）來進(jìn)行文件訪問。大多數(shù)NAS連接在工作站客戶機和NAS文件共享設(shè)備之間進(jìn)行。這些連接依賴于企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來正常運行。NAS采用了專業(yè)化的操作系統(tǒng)用于網(wǎng)絡(luò)文件的訪問，這些操作系統(tǒng)既支持標(biāo)準(zhǔn)的文件訪問，也支持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議NAS使文件訪問操作更為快捷，并且易于向基礎(chǔ)設(shè)施增加文件存儲容量。因為NAS關(guān)注的是文件服務(wù)而不是實際文件系統(tǒng)的執(zhí)行情況，NAS設(shè)備易于部署。NAS設(shè)備與客戶機之間主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。傳輸?shù)奶幚磉^程需要占用處理器資源來中斷和重新訪問數(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)器上運行的應(yīng)用程序會受到影響。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存儲的可擴展性也受到設(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、高性能和高擴展性的存儲環(huán)境而設(shè)計的。SAN通過在服務(wù)器和存儲設(shè)備（例如磁盤存儲系統(tǒng)和磁帶庫）之間實現(xiàn)連接達(dá)到這一目的。高性能的光纖通道交換機和光纖通道網(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SCSI-to-FibreChannel轉(zhuǎn)換器或網(wǎng)關(guān)）為基礎(chǔ)。一個或多個光纖通道交換機以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⊿AN架構(gòu)）形式為主機服務(wù)器和存儲設(shè)備提供互聯(lián)。因SAN是為在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間傳輸大塊數(shù)據(jù)而進(jìn)行優(yōu)化的，SAN對以下應(yīng)用來說是理想選擇:>關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，其中可預(yù)計的響應(yīng)時間、可用性和可擴展性是基本要素。>集中的存儲備份，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。>可擴展的存儲虛擬化，可使存儲與直接主機連接相分離，并確保動態(tài)存儲分區(qū)。>改進(jìn)的災(zāi)難容錯特性，在主機服務(wù)器及其連接設(shè)備間提供光纖通道高性能和擴展距離。2.3SAN與NAS比較SAN和NAS經(jīng)常被視為兩種競爭技術(shù)，實際上，這些技術(shù)各有所長，分別適合不同應(yīng)用，二者在面對不同的應(yīng)用領(lǐng)域時還能夠很好地相互補充，以提供對不同類型數(shù)據(jù)的訪問。SAN針對海量、面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸，而NAS則提供文件級的數(shù)據(jù)訪問功能。點擊圖片查看大圖表1SAN與NAS對比從上表可看出，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必須冗余配置專用的連接設(shè)備和穩(wěn)定的企業(yè)級磁盤陣列，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。從安全上考慮，F(xiàn)ibreChannel協(xié)議作為專用協(xié)議，相對TCP/IP協(xié)議更為安全。在行業(yè)特點和應(yīng)用范圍方面，SAN技術(shù)在線事務(wù)、數(shù)據(jù)倉庫、存儲集中、等方面應(yīng)用較廣泛，從而多被對數(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)多用對數(shù)據(jù)一致性和實時性要求不高的制造業(yè)。通過以上分析，可以得出結(jié)論：SAN是一種網(wǎng)絡(luò)，是專門用于在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間進(jìn)行I/O傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，適用于存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；NAS則是一個專有文件服務(wù)器或智能文件訪問設(shè)備，存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。對于企業(yè)中基于數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，對數(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作為存儲網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。根據(jù)以上SAN和NAS的對比，結(jié)合存儲技術(shù)的典型應(yīng)用范圍，應(yīng)采用SAN技術(shù)作為存儲整合的主要技術(shù)手段，NAS作為存儲架構(gòu)的必要補充。3信息系統(tǒng)存儲整合實施3.1系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架采用以SAN為主、NAS為輔的企業(yè)級存儲系統(tǒng)，集中存儲平臺，并通過VSAN進(jìn)行邏輯隔離，設(shè)置生產(chǎn)存儲集中、數(shù)據(jù)備份兩個存儲功能區(qū)域。同時，在存儲集中區(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)特點實現(xiàn)分層存儲，如核心業(yè)務(wù)存儲模塊、高端業(yè)務(wù)存儲模塊、一般業(yè)務(wù)存儲模塊、文件存儲模塊。系統(tǒng)整體設(shè)計上采用以SAN為主的企業(yè)級存儲系統(tǒng)，構(gòu)建集中存儲平臺，即大部分存儲模塊部署至SAN存儲網(wǎng)絡(luò)、文件存儲模塊部署在NAS存儲網(wǎng)絡(luò)。對于不便實現(xiàn)整合的系統(tǒng)，可依然保留現(xiàn)有存儲數(shù)據(jù)。存儲整合采用的存儲設(shè)備要求是中高端存儲，可支持多業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用?？傮w構(gòu)架圖如下：點擊圖片查看大圖圖2系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架圖設(shè)計上采用虛擬存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對SAN網(wǎng)絡(luò)中不同應(yīng)用類型進(jìn)行安全隔離。建立專用的IP存儲網(wǎng)絡(luò)用于接入NAS存儲，與生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)區(qū)分。各模塊采用VSAN進(jìn)行安全隔離。存儲整合后，便于對存儲資源統(tǒng)一管理，如從存儲需求、容量、數(shù)據(jù)保護(hù)、性能、監(jiān)控、服務(wù)報告等方面進(jìn)行統(tǒng)一管理。3.2SAN存儲區(qū)域網(wǎng)架構(gòu)在存儲網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計上，為實現(xiàn)冗余，采用2臺存儲導(dǎo)向器組成雙矩陣網(wǎng)的模式，兩個存儲區(qū)域網(wǎng)各自獨立，不進(jìn)行互聯(lián)。點擊圖片查看大圖圖3雙矩陣網(wǎng)通過服務(wù)器端的多路徑軟件（如PowerPath、SDD）來實現(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Fabric為對等的SAN網(wǎng)絡(luò)[4]，由高端存儲導(dǎo)向器為核心組網(wǎng)形成，兩個矩陣網(wǎng)都具有高可靠性的設(shè)計，主機和存儲設(shè)備冗余接口分別接入到兩個存儲矩陣網(wǎng)中。當(dāng)一條鏈路或者存儲矩陣網(wǎng)（Fabric）出現(xiàn)故障，導(dǎo)致I/O中斷之后，由主機多路徑軟件實現(xiàn)I/O路徑切換。存儲導(dǎo)向器具有加快存儲網(wǎng)絡(luò)快速收斂的增強功能，通過對端口的狀態(tài)監(jiān)控。能夠檢測到鏈路的通斷，快速收斂，通告主機去進(jìn)行多路徑的切換。3.3NAS存儲區(qū)域網(wǎng)規(guī)劃NAS存儲系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲技術(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，為不對現(xiàn)有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)造成影響，一般情況，需獨立建設(shè)一個專門IP存儲網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器使用專門的網(wǎng)卡去訪問NAS存儲系統(tǒng)（使用專門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存儲網(wǎng)絡(luò)中部署專門的防火墻，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存儲的主機可配置雙網(wǎng)卡連接存儲網(wǎng)絡(luò)，通過服務(wù)器操作系統(tǒng)上的軟件功能，將兩個網(wǎng)卡綁定成1個IP地址（虛擬成1個網(wǎng)卡），實現(xiàn)1臺服務(wù)器內(nèi)雙網(wǎng)卡的冗余設(shè)計，在單條線路不穩(wěn)定或發(fā)生故障時，冗余線路提供存儲通道能力，支持系統(tǒng)正常運行。3.4優(yōu)勢特點未實施整合時，存儲系統(tǒng)是獨立的和分散的，不利有于集中式存儲資源管理。而當(dāng)采用企業(yè)級存儲架構(gòu)整合之后，可實現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)式的、集中式的管理，可更有效地管理存儲資源，網(wǎng)絡(luò)和自動化程度得到了很大的提升。簡化的集中的存儲構(gòu)架使得存儲相對獨立于主機，使得存儲資源得以集中管理和維護(hù)，同時，統(tǒng)一規(guī)劃的存儲資源，使得信息在不同層次存儲之間的移動成為可能，有利于逐步形成一套有效的信息生命周期的管理（ILM）的機制。3.5擴展在存儲整合實施的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步擴展信