網(wǎng)絡存儲技術概述

1、網(wǎng)絡存儲技術概述網(wǎng)絡存儲技術概述網(wǎng)絡存儲概述IP SAN存儲技術基礎IP SAN基本組網(wǎng)介紹重要廠商產(chǎn)品介紹主要內(nèi)容主要內(nèi)容 引言網(wǎng)絡存儲行業(yè)應用存儲體系架構網(wǎng)絡存儲技術趨勢網(wǎng)絡存儲概述網(wǎng)絡存儲概述引言引言“以計算為中心以計算為中心”向向“以數(shù)據(jù)為中心以數(shù)據(jù)為中心”發(fā)生轉變發(fā)生轉變數(shù)據(jù)存儲、管理方式從以服務器為中心向以網(wǎng)絡數(shù)據(jù)存儲、管理方式從以服務器為中心向以網(wǎng)絡為中心發(fā)生轉變，為中心發(fā)生轉變，“數(shù)據(jù)持續(xù)時間增加數(shù)據(jù)持續(xù)時間增加”積累的數(shù)據(jù)越來越多，呈現(xiàn)積累的數(shù)據(jù)越來越多，呈現(xiàn)“爆炸性的增長爆炸性的增長 ”多樣化、孤立、分散、難以管理的海量數(shù)據(jù)是多樣化、孤立、分散、難以管理的海量數(shù)據(jù)是 “應用

2、的巨大障礙應用的巨大障礙”關鍵業(yè)務的數(shù)據(jù)丟失對企業(yè)帶來關鍵業(yè)務的數(shù)據(jù)丟失對企業(yè)帶來“毀滅性打擊毀滅性打擊”業(yè)務連續(xù)性、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)備份恢復、信息生業(yè)務連續(xù)性、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)備份恢復、信息生命周期管理等需求推動存儲技術巨大發(fā)展命周期管理等需求推動存儲技術巨大發(fā)展網(wǎng)絡存儲行業(yè)應用網(wǎng)絡存儲行業(yè)應用l 對數(shù)據(jù)安全性安全性要求很高的企業(yè) 典型行業(yè): 電信、金融和證券 典型業(yè)務: 計費l 對數(shù)據(jù)存儲性能存儲性能要求高的企業(yè) 典型行業(yè): 電視臺、交通部門和測繪部門 典型業(yè)務: 音頻/視頻、石油測繪和地理信息系統(tǒng)等 l 在系統(tǒng)級方面具有很強的容量容量(動態(tài)動態(tài))可擴展性和靈活性可擴展性和靈活性的企業(yè) 典型行

3、業(yè): 各中大型企業(yè) 典型業(yè)務: ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)l 具有超大型海量存儲海量存儲特性的企業(yè) 典型行業(yè): 圖書館、博物館、稅務和石油 典型業(yè)務: 資料中心和歷史資料庫 DAS ： Direct Attached Storage，直接連接存儲直接連接存儲（以服務器為中心）NAS ： Network Attached Storage，網(wǎng)絡附加存儲網(wǎng)絡附加存儲（以數(shù)據(jù)為中心）SAN ： Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡存儲區(qū)域網(wǎng)絡（以網(wǎng)絡為中心）存儲體系架構存儲體系架構存儲體系架構存儲體系架構-DAS概念：概念：通過IDE、SCSI以及光纖（FC）接口或線纜與服

4、務器直接相連，以服務器為中心。優(yōu)點：優(yōu)點：磁盤與服務器分離，便于統(tǒng)一管理缺點：缺點：1.每個服務器都需要獨立的存儲設備2.連接距離短，連接數(shù)量有限3.數(shù)據(jù)分散，共享、管理困難4.存儲資源利用率低，單位成本高5.擴展性差 ,新增服務器需單獨配置存儲設備Direct Attached Storage（DAS）（以服務器為中心）存儲體系架構存儲體系架構-NASNetwork Attached Storage（NAS）概念：概念：使用一個專用存儲服務器與網(wǎng)絡直接相連，通過NFS或CIFS對外提供文件級訪問服務。優(yōu)點：優(yōu)點：1.基于NFS、CIFS文件級共享存取，支持HTTP和FTP2.存儲設備功能上獨

5、立于網(wǎng)絡中的主服務器，不占用服務器資源3.擴展較容易，廣泛支持操作系統(tǒng)及應用，安裝簡單方便4.即插即用 缺點：缺點：1.相比SAN架構，存取速度慢2.訪問需要經(jīng)過文件系統(tǒng)格式轉換，不適合Block級應用3.數(shù)據(jù)備份及恢復占用網(wǎng)絡帶寬（以數(shù)據(jù)為中心）存儲體系架構存儲體系架構-SANStorage Area Network （SAN）（以網(wǎng)絡為中心）概念：概念：將存儲系統(tǒng)、服務器和客戶端都通過網(wǎng)絡相互連接的架構。優(yōu)點：優(yōu)點：1.設備整合，多臺服務器可以通過存儲網(wǎng)絡同時訪問后端存儲系統(tǒng)2.數(shù)據(jù)集中，易管理 3.高擴展性，存儲硬件功能的發(fā)揮不受LAN的影響 4.高可用性，復制、備份、恢復數(shù)據(jù)和安全的管

6、理，容錯能力強5.適用于存儲量大的Block級應用缺點：缺點：1.系統(tǒng)的安裝和升級方面效率不高2.相比NAS成本較高存儲體系架構存儲體系架構-SANFC SANIP SANFC SAN 兼容性差兼容性差 成本高昂成本高昂 擴展能力差擴展能力差 異構化嚴重異構化嚴重 光纖網(wǎng)絡和光纖協(xié)議光纖網(wǎng)絡和光纖協(xié)議IP SAN 以太網(wǎng)和以太網(wǎng)和iscsi協(xié)議協(xié)議FC StorageIP StorageFC SwitchLAN Switch SAN-提高企業(yè)信息的可用性提高企業(yè)信息的可用性存儲區(qū)域網(wǎng)絡存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)NTNTUNIX80%直接連接存儲直接連接存儲(DAS)50%50%50%NTUNIXN

7、TNTUNIXNT“讓我們的存儲設備發(fā)揮更大作用讓我們的存儲設備發(fā)揮更大作用”需超過需超過50%的備用空間的備用空間存儲容量不易擴展存儲容量不易擴展管理成本管理成本5至至6倍于購買成本倍于購買成本僅需僅需20%的備用空間，有效減少備的備用空間，有效減少備用空間用空間可立即按需提供存儲容量可立即按需提供存儲容量整和整和UNIX與與NT存儲增長需求存儲增長需求SAN-提高企業(yè)信息的可用性提高企業(yè)信息的可用性存儲區(qū)域網(wǎng)絡存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN) 直接連接存儲直接連接存儲 (DAS) 信息的可用能力保障業(yè)務的正常運行信息的可用能力保障業(yè)務的正常運行NTUNIXLANLANNTUNIX備份服務器備份服務器

8、備份服務器備份服務器備份傳輸堵塞企業(yè)局域網(wǎng)備份傳輸堵塞企業(yè)局域網(wǎng)備份備份/恢復時間冗長恢復時間冗長在備份在備份/恢復期間，服務需要中斷恢復期間，服務需要中斷與基于網(wǎng)絡或直接連接式的備份，與基于網(wǎng)絡或直接連接式的備份，SAN可令備份操作更快完成可令備份操作更快完成企業(yè)應用程序可更快速恢復服務企業(yè)應用程序可更快速恢復服務縮短意外服務中斷時間，盡快恢縮短意外服務中斷時間，盡快恢復遺失或損壞的數(shù)據(jù)復遺失或損壞的數(shù)據(jù)提高企業(yè)生產(chǎn)力提高企業(yè)生產(chǎn)力SAN-提高對應用系統(tǒng)的保護提高對應用系統(tǒng)的保護存儲區(qū)域網(wǎng)絡存儲區(qū)域網(wǎng)絡 (SAN) 直接連接存儲直接連接存儲 (DAS) 降低高可用關鍵業(yè)務應用的構建成本降低高

9、可用關鍵業(yè)務應用的構建成本PSPSPSPPPS三臺重要應用軟件服務器需要三臺三臺重要應用軟件服務器需要三臺備用服務器備用服務器1:1故障切換，成本高昂故障切換，成本高昂基于基于SAN群集提供高可用解決方群集提供高可用解決方案，明顯降低成本案，明顯降低成本一臺備用服務器可支持多臺工作一臺備用服務器可支持多臺工作服務器服務器N:1切換切換減少維護開支減少維護開支存儲體系架構的融合存儲體系架構的融合Data Center1 Gbps EthernetIP Connectivity1/2 Gbps FCUltra 320 SCSIIP SANIP SAN 和和 FC SAN 融合解決方案融合解決方案F

10、C SANIP SANExtension 網(wǎng)絡存儲技術趨勢網(wǎng)絡存儲技術趨勢第一代 DAS連接方式：服務器直連第二代 FC SAN連接方式：FC網(wǎng)絡第三代 IP SAN連接方式：IP網(wǎng)絡經(jīng)歷經(jīng)歷FC的痛苦，業(yè)界再次選擇了的痛苦，業(yè)界再次選擇了IP！1986SCSI協(xié)議協(xié)議1997FC協(xié)議協(xié)議2003iSCSI協(xié)議協(xié)議標準化是存儲發(fā)展的方向！標準化是存儲發(fā)展的方向！網(wǎng)絡存儲技術趨勢網(wǎng)絡存儲技術趨勢SAN和和NAS的比較的比較體系架構發(fā)展主線：體系架構發(fā)展主線：DASDAS-SAN(SAN(各廠家兼容性差)-OpenSAN()-OpenSAN(各廠家互為兼容)-)-SoIP(iSCSI/FCIP/I

11、FCP/IP/Ethernet)SoIP(iSCSI/FCIP/IFCP/IP/Ethernet)我司目前專攻我司目前專攻IP SAN IP SAN 解決方案解決方案 RAID技術SCSI技術iSCSI技術IP SAN存儲技術及協(xié)議標準RAID級別級別RAID技術經(jīng)過不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已擁有了從技術經(jīng)過不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已擁有了從 RAID 0 到到 5等等6種明確標準級別的種明確標準級別的RAID 級別。級別。另外，其他還有另外，其他還有6、7、10（RAID 1與與RAID 0的的組合）、組合）、01（RAID 0與與RAID 1的組合）、的組合）、30（RAID 與與RAID 0的組合）、的

12、組合）、50（RAID 0與與RAID 5的組合）等的組合）等。RAID0稱為條帶（稱為條帶（stripe），將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列），將數(shù)據(jù)分成一定的大小順序的寫道陣列的磁盤里，的磁盤里，RAID0可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶可以并行的執(zhí)行讀寫操作，可以充分利用總線的帶寬，理論上講，一個由寬，理論上講，一個由N個磁盤組成的個磁盤組成的RAID0系統(tǒng)，它的讀寫性能將系統(tǒng)，它的讀寫性能將是單個磁盤讀取性能的是單個磁盤讀取性能的N倍。倍。 RAID1稱為鏡像（稱為鏡像（mirror），它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫到工作），它將數(shù)據(jù)完全一致的分別寫到工作磁盤和鏡像磁盤，因此它

13、的磁盤空間利用率為磁盤和鏡像磁盤，因此它的磁盤空間利用率為50，在數(shù)據(jù)寫入時時，在數(shù)據(jù)寫入時時間會有影響，但是讀的時候沒有任何影響，間會有影響，但是讀的時候沒有任何影響，RAID1提供了最佳的數(shù)據(jù)提供了最佳的數(shù)據(jù)保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會保護，一旦工作磁盤發(fā)生故障，系統(tǒng)自動從鏡像磁盤讀取數(shù)據(jù)，不會影響用戶工作。影響用戶工作。 RAID2稱為糾錯海明碼磁盤陣列，陣列中序號為稱為糾錯海明碼磁盤陣列，陣列中序號為2N的磁盤的磁盤（第（第1、2、4、6）作為校驗盤，其余的磁盤用于存放數(shù)據(jù)，磁盤）作為校驗盤，其余的磁盤用于存放數(shù)據(jù)，磁盤數(shù)目越多，校驗盤所占比率越少。數(shù)目

14、越多，校驗盤所占比率越少。RAID2在大數(shù)據(jù)存儲額情況下性能在大數(shù)據(jù)存儲額情況下性能很高，很高，RAID2的實際應用很少。的實際應用很少。 RAID3 采用一個硬盤作為校驗盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)采用一個硬盤作為校驗盤，其余磁盤作為數(shù)據(jù)盤，數(shù)據(jù)按位或字節(jié)的方式交叉的存取到各個數(shù)據(jù)盤中。不同磁盤上同一帶按位或字節(jié)的方式交叉的存取到各個數(shù)據(jù)盤中。不同磁盤上同一帶區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗，并把校驗值寫入到校驗盤中。區(qū)的數(shù)據(jù)做異或校驗，并把校驗值寫入到校驗盤中。RAID3系統(tǒng)在系統(tǒng)在完整的情況下讀取時沒有任何性能上的影響，讀性能與完整的情況下讀取時沒有任何性能上的影響，讀性能與RAID0一致，一致，卻提

15、供了數(shù)據(jù)容錯能力。卻提供了數(shù)據(jù)容錯能力。 RAID4與與RAID3基本一致基本一致，RAID4按照塊的方式存放數(shù)據(jù)，所按照塊的方式存放數(shù)據(jù)，所以在寫操作時只涉及兩塊磁盤，數(shù)據(jù)盤和校驗盤，提高了系統(tǒng)的以在寫操作時只涉及兩塊磁盤，數(shù)據(jù)盤和校驗盤，提高了系統(tǒng)的IO性性能。但面對隨機的分散的寫操作，單一的校驗盤往往成為性能瓶頸。能。但面對隨機的分散的寫操作，單一的校驗盤往往成為性能瓶頸。 RAID5與與RAID3的機制相似，但是數(shù)據(jù)校驗的信息被均勻的分散的機制相似，但是數(shù)據(jù)校驗的信息被均勻的分散到的陣列的各個磁盤上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時的校驗盤性能瓶到的陣列的各個磁盤上，這樣就不存在并發(fā)寫操作時的

16、校驗盤性能瓶頸。陣列的磁盤上既有數(shù)據(jù)，也有數(shù)據(jù)校驗信息，數(shù)據(jù)塊和對應的校頸。陣列的磁盤上既有數(shù)據(jù)，也有數(shù)據(jù)校驗信息，數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息會存儲于不同的磁盤上，當一個數(shù)據(jù)盤損壞時，系統(tǒng)可以根據(jù)驗信息會存儲于不同的磁盤上，當一個數(shù)據(jù)盤損壞時，系統(tǒng)可以根據(jù)同一帶區(qū)的其他數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息來重構損壞的數(shù)據(jù)。同一帶區(qū)的其他數(shù)據(jù)塊和對應的校驗信息來重構損壞的數(shù)據(jù)。 24SCSI概述概述lSCSI：Small Computer System Interface 小型計算機系統(tǒng)接口小型計算機系統(tǒng)接口lSCSI是客戶端是客戶端-服務器架構服務器架構在SCSI術語里，客戶端叫initiator，服務器叫ta

17、rgetInitiator通過SCSI通道通道向target發(fā)送請求，target通過SCSI通道向initiator發(fā)送響應SCSI通道連接的是SCSI Port，SCSI initiator port和SCSI target portInitiator至少必須包括一個SCSI Port，和一個能發(fā)起請求的客戶端Target也需要包括一個SCSI Port ，以及任務分發(fā)器和邏輯單元，targetinitiator客戶端SCSIportSCSI通道SCSIport任務分發(fā)器邏輯單元任務管理器服務器iSCSI概述概述l由由IBM，CISIO，HP發(fā)起；發(fā)起；2000-2為為IETF草案，草案，

18、2004-4作為正式的作為正式的IETF標準標準現(xiàn)在的iSCSI協(xié)議對應SAM2，而最新的SAM是SAM4，SAM5l用用TCP/IP作為作為SAN的基礎設施的基礎設施iSCSI構建在TCP之上，不是IP；是面向連接的，不是無連接的。（一個iSCSI命令可能分在幾個IP報文中）liSCSI的主要功能是在的主要功能是在TCP/IP上封裝，并可靠的傳輸上封裝，并可靠的傳輸SCSI命令及數(shù)據(jù)命令及數(shù)據(jù)IP SAN典型組網(wǎng)圖典型組網(wǎng)圖 27IP SAN典型組網(wǎng)圖典型組網(wǎng)圖SnapShot AgentLANIP SAN交換機交換機QPM磁帶庫磁帶庫IV5100ORACLET3T2T1PQMIX1000T

19、imeMark遠程復制遠程復制持續(xù)數(shù)據(jù)保護持續(xù)數(shù)據(jù)保護T-3T-2T-1PQ備用服務器備用服務器IX1000備份存儲系統(tǒng)備份存儲系統(tǒng)主流主流iSCSI產(chǎn)品定位產(chǎn)品定位高端高端iSCSI產(chǎn)品（企業(yè)級）產(chǎn)品（企業(yè)級）u大型組織一級應用u價格昂貴u高可靠性u高可用性u高性能u大容量EMC NS700GEMC NS704GEMC NS700EMC CNSEMC SymmetrixNetApp FAS940NetApp FAS940cNetApp FAS960NetApp FAS960cNetApp FAS980NetApp FAS980cIntransa IP7000Intransa IP3000In

20、transa IP5000NetApp FAS270cNetApp FAS920NetApp FAS920cEqualLogic PS100EEMC NS500EMC NS500GEMC CX300iEMC CX500iu大型組織二級應用u中型組織主要業(yè)務u高可靠性u良好的性能u大容量中端中端iSCSI產(chǎn)品產(chǎn)品低端低端iSCSI產(chǎn)品（產(chǎn)品（SMB）u中小企業(yè)應用系統(tǒng)u較低的價格 u跨地區(qū)分布u有限的技術維護能力u良好的可靠性u較低的性能要求EMC CLARiiON AX100iEMC NS500SHP NAS500sHP NAS1200sHP NAS1500sHP NAS2000sIBM DS300S / DS300Left Hand NSM 150Left Hand NSM 200NetApp FAS250NetApp FAS270Adaptec Snap 4200Adaptec Snap 4500Adaptec iSA1500Adaptec Snap 15000Adaptec Snap 18000Adaptec Snap 14000存儲軟件存儲軟件l 備份恢復：備份恢復：