存儲入門必讀-存儲基礎(chǔ)知識

存儲入門必讀一一存儲基礎(chǔ)知識

目錄

第1章網(wǎng)絡(luò)存儲主要技術(shù)4

1.1NAS簡介4

1.2SAN簡介5

1.3NAS、SAN和DAS的區(qū)另U6

1.4SCSI訪問控制原理介紹錯誤!未定義書簽。

1.5NAS實(shí)現(xiàn)類型對比：統(tǒng)一式、網(wǎng)關(guān)式和橫向擴(kuò)展式(Scale-out)10

1.6智能存儲系統(tǒng)概念解析12

1.7“大數(shù)據(jù)〃概念解析13

第2章主要協(xié)議和相關(guān)技術(shù)14

2.1SCSI訪問控制原理介紹14

2.2FC協(xié)議詳解16

2.3iSCSI協(xié)議20

2.4FCIP協(xié)議21

2.5iSCSI,FC和FCoE的比較23

2.6虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)筆記之一：VXLAN24

2.7SMI-S協(xié)議簡介25

第3章文件系統(tǒng)相關(guān)知識26

3.1什么是文件系統(tǒng)26

3.2CIFS27

3.3NFS27

3.4NFSv4新特性介紹28

3.5CIFS和NFS區(qū)別29

3.6存儲系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的關(guān)系30

3.7分布式文件系統(tǒng)發(fā)展史30

3.8Wireshark入門：第一次親密接觸34

3.9數(shù)據(jù)類型概念和應(yīng)用場景39

第4章RAID技術(shù)詳解39

4.1RAID類型介紹39

4.2磁盤尋址45

4.3如何計算磁盤性能47

4.4淺談RAID寫懲罰(WritePenalty)與IOPS計算48

4.5企業(yè)級閃存盤的結(jié)構(gòu)和特征50

第5章數(shù)據(jù)復(fù)制與容災(zāi)51

5.1恢復(fù)時間目標(biāo)(RT。)和恢復(fù)點(diǎn)目標(biāo)(RP。)51

第6章備份技術(shù)52

6.1淺談重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的風(fēng)險和預(yù)防之策52

6.2NAS環(huán)境中的備份53

6.3制定備份策略需要考慮哪些因素？56

6.4關(guān)于數(shù)據(jù)消重技術(shù)(de-duplication)57

6.5備份系統(tǒng)的設(shè)計和備份技術(shù)的選擇57

6.6LTO線性磁帶開放技術(shù)簡介62

6.7淺談重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的實(shí)現(xiàn)64

6.8物理磁帶庫簡介67

6.9備份和歸檔的區(qū)別68

6.10備份架構(gòu)--三種基本備份拓?fù)?0

6.11虛擬磁帶庫（VTL）簡介72

第7章windows相關(guān)73

7.1磁盤分區(qū)對齊詳解與配置-Windows篇73

7.2WindowsPerfmon與LinuxlOstat存儲性能工具75

7.3Windows磁盤MBR結(jié)構(gòu)詳解-BasicDisk篇77

7.4Windows存儲管理之磁盤結(jié)構(gòu)詳解78

7.5WindowsGPT磁盤GUID結(jié)構(gòu)詳解81

7.6存儲SCSI鎖解讀：WindowsCluster篇84

7.7Windows擴(kuò)展邏輯卷的操作方法85

第8章Linux相關(guān)86

8.1Linux存儲管理基礎(chǔ)：如何理解I/O?86

8.2AIX主機(jī)邏輯卷管理器（LVM）概念詳解87

8.3磁盤分區(qū)對齊詳解與配置-Linux篇90

8.4LinuxFC/iSCSI存儲設(shè)備管理系列（一）：Linux系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動入門93

8.5細(xì)數(shù)Linux發(fā)行版98

8.6邏輯卷管理器（LVM）概念解析102

第9章存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)103

9.1SFP模塊光信號強(qiáng)度知識介紹103

9.2SAN管理入門系列（三）Zone概念105

9.3SAN管理入門系列（四）VSAN和virtualfabric106

9.4SAN管理入門系列（八）NPIV技術(shù)107

9.5LinkAggregation（鏈路聚合）108

9.6SAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則109

9.7存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）中各種緩存（Cache）技術(shù)的應(yīng)用和比較111

9.87解FCoE的8個技術(shù)細(xì)節(jié)115

9.9FCoE與FCIP間的小同大異117

第10章存儲I/O專欄118

10.1正確描述I/O類型118

10.2關(guān)于不同應(yīng)用程序存儲10類型的描述119

10.3數(shù)據(jù)庫存儲I/O類型分析與配置-SQLServer篇120

10.4淺析I/O處理過程與存儲性能的關(guān)系122

第11章其它存儲技術(shù)125

11.1云計算定義-NIST125

11.2PowerPath功能概覽126

11.3SAS和SA1A的區(qū)別129

11.4軟件定義的數(shù)據(jù)中心131

11.5論存儲IOPS和Throughput吞吐量之間的關(guān)系132

11.6淺析閃存盤（FlashDrive）內(nèi)部架構(gòu)與應(yīng)用考慮134

11.7云計算的三種模型：公有云、私有云和混合云135

第1章網(wǎng)絡(luò)存儲主要技術(shù)

1.1NAS簡介

在20世紀(jì)80年代初，英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)布賴恩.蘭第爾教授(BrianRandell)和同事

通過“紐卡斯?fàn)栠B接”成功示范和開發(fā)了在整套UNIX機(jī)器上的遠(yuǎn)程文件訪問。繼“紐卡斯

爾連接”之后，1984年Sun公司發(fā)布了NFS協(xié)議，允許網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)客戶分享他們的

存儲空間。90年代初Auspex工程師創(chuàng)建了集成的NetApp文件管理器，它支持windowsCIFS

和UNIXNFS協(xié)議，并有卓越的可擴(kuò)展性和易于部署，從此市場有了專用NAS設(shè)備。在短短

幾年中，NAS憑借簡便高效應(yīng)用的中心思想，逐漸成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲方案的主打設(shè)備之一。

目前EMC公司Celerra產(chǎn)品擁有優(yōu)異的性能及多功能性，在全球NAS市場處于領(lǐng)導(dǎo)地位。

NAS概念

NAS(Network-AttachedStorage,網(wǎng)絡(luò)附加存儲)是指連接到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的文件級別

計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲，可以為不同客戶端提供數(shù)據(jù)存取。

NAS被定義為一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，包括存儲器件(一個或多個硬盤驅(qū)動器

的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這些硬盤驅(qū)動器通常安排為邏輯的、冗余的存儲容器或者RAID陣列)和內(nèi)嵌

系統(tǒng)軟件，可提供跨平臺文件共享功能。NAS通常在一個LAN上占有自己的節(jié)點(diǎn)，無需應(yīng)用

服務(wù)器的干預(yù)，允許用戶在網(wǎng)絡(luò)上存取數(shù)據(jù)，在這種配置中，NAS集中管理和處理網(wǎng)絡(luò)上的

所有數(shù)據(jù)，將負(fù)載從應(yīng)用或企業(yè)服務(wù)器上卸載下來，有效降低總擁有成本，保護(hù)用戶投資。

PubicData

PubbcData

PubbcDatoNFSOimt

NAS本身能夠支持多種協(xié)議(如NFS、CIFS、FTP、HTTP等)，而且能夠支持各種操作

系統(tǒng)。NAS是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在工作組內(nèi)，也可放在混合

環(huán)境中，如混合了Unix/Windows局域網(wǎng)的環(huán)境中，而無需對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行任何的修改。NAS

產(chǎn)品直接通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到網(wǎng)絡(luò)上，只需簡單地配置一下IP地址，就可以被網(wǎng)絡(luò)上的用

戶所共享。

NAS特點(diǎn)

與采用存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN-StorageAreaNetwork)的方案比較，采用網(wǎng)絡(luò)附加存儲

(NAS-Network-AttachedStorage)結(jié)構(gòu)的方案具有以下特點(diǎn)：

1.以網(wǎng)絡(luò)為中心，開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持

區(qū)別于存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)的設(shè)計方案，網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)的模式以網(wǎng)絡(luò)為中心。該方

案利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源來接入專用的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，而不是另外再部署昂貴的光纖交

換機(jī)網(wǎng)絡(luò)來連接傳統(tǒng)的存儲設(shè)備，這樣保護(hù)了用戶對以太網(wǎng)的投資。

近年來，千兆以太網(wǎng)的傳輸帶寬(1000Mbps,為125MB/S)已經(jīng)得到普及，并且有望朝萬

兆以太網(wǎng)發(fā)展。屆時，以太網(wǎng)的傳輸帶寬將會是10倍于SAN賴以生存的各種SCSI和Fiber

Channel協(xié)議的傳輸帶寬。EMC公司Celerra產(chǎn)品支持目前最流行的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而使

用的NFS和CIFS文件服務(wù)協(xié)議也是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，充分做到設(shè)備的兼容性。

2.獨(dú)立的操作系統(tǒng)

Celerra的DART操作系統(tǒng)具備自主知識產(chǎn)權(quán)，專注于文件系統(tǒng)的傳輸。該操作系統(tǒng)功

能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，保證了文件系統(tǒng)高速可靠的傳輸。Celerra后端通過SAN網(wǎng)絡(luò)連接后端

存儲設(shè)備，擁有多條鏈路冗余，避免單點(diǎn)故障，保障了數(shù)據(jù)安全性。月戶的數(shù)據(jù)只要保存一

個拷貝，即可被前端的各種類型的主機(jī)所使用，因此，具備主機(jī)無關(guān)性。Celerra的DART

操作系統(tǒng)對于不同操作系統(tǒng)Unix和Windows同樣保證了數(shù)據(jù)共享，并且各自的訪問權(quán)限亦

可得到相應(yīng)的保證。

3.安裝及管理簡便

NAS無需服務(wù)器直接上網(wǎng)，而是采用面向用戶設(shè)計的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作系

統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，整個系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單,Celerra只要現(xiàn)有的

網(wǎng)絡(luò)具有空閑的網(wǎng)口，在無需關(guān)機(jī)的情況下，即可提供給前端不同類型主機(jī)進(jìn)行訪問，無需

在主機(jī)上安裝任何的軟硬件。

4.NAS底層協(xié)議

NAS采用了NFS(Sun)溝通Unix陣營和CIFS溝通NT陣營，這也反映了NAS是基于操

作系統(tǒng)的“文件級”讀寫操作，訪問請求是根據(jù)“文件句柄+偏移量”得出。

由于NAS以上諸多優(yōu)點(diǎn)及良好的兼容性，筆者相信NAS未來將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

1.2SAN簡介

SAN(StorageAreaNetwork的簡稱)直譯過來就是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，它采用光纖通道

(FibreChannel)技術(shù)，通過光纖通道交換機(jī)連接存儲陣列和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)

存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN網(wǎng)絡(luò)存儲是一種高速網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)，SAN存儲系統(tǒng)提供在計算機(jī)與存

儲系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。一個SAN網(wǎng)絡(luò)由負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的通信結(jié)構(gòu)、負(fù)責(zé)組織連接的管理層、

存儲部件以及計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，從而使SAN技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院土Χ?SAN具有以

下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

1.SAN的可擴(kuò)展性意味著你有少數(shù)的磁盤不受連接到系統(tǒng)上的限制。SAN可以增長到數(shù)百個

磁盤，但是普通物理服務(wù)器的極限只有十幾個。

2.SAN的性能不會受到以太網(wǎng)流量或本地磁盤訪問量的制約。數(shù)據(jù)通過SAN從自己的私有網(wǎng)

絡(luò)傳送，隔開用戶流量、備份流量和其他SAN流量。

3.在正確的配置環(huán)境下，SAN數(shù)據(jù)被區(qū)域劃分。用戶保存數(shù)據(jù)的分區(qū)和其他人處在同樣的區(qū)

域隔離就如同將UNIX服務(wù)器和Windows服務(wù)器連接到相同的SAN上，但這兩種服務(wù)器上的

數(shù)據(jù)訪問是不同的，事實(shí)上，Windows系統(tǒng)不能“看到“UNIX的數(shù)據(jù)，反之亦然。

4.SAN系統(tǒng)不需要重新啟動就能添加新的磁盤，更換磁盤或配置RAID組。數(shù)據(jù)流完全避開

服務(wù)器系統(tǒng)，SAN同樣增加了數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)性能。

5.分區(qū)也可以在SAN上將你的工作負(fù)載分離。不僅是將你的數(shù)據(jù)分離保護(hù)，而且對那些影響

應(yīng)用程序性能的不相關(guān)的工作負(fù)載采取屏蔽。在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域應(yīng)用SAN共享從性能上講不是問

題。

6.SAN有個無可比擬的優(yōu)勢，就是存儲連接距離為10公里距離(約6英里)。不是說你一定

會用到這個優(yōu)勢，但當(dāng)你需要的時候，它就能顯現(xiàn)出來。具有距離優(yōu)勢，可以將數(shù)據(jù)存儲到

一個獨(dú)立的位置，從系統(tǒng)服務(wù)中脫離出來。

7.在如SAN這樣的存儲網(wǎng)絡(luò)上的自動精簡配置的空間利用效率，要比本地存儲的來得高。當(dāng)

一個系統(tǒng)需要更多的存儲資源時，SAN將動態(tài)分配資源。這意味著物理系統(tǒng)可以享受自動精

簡配置，就像虛擬化那樣。

1.3NAS、SAN和DAS的區(qū)別

目前磁盤存儲市場上，存儲分類(如下表一)根據(jù)服務(wù)器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和

開放系統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機(jī),AS400等服務(wù)器，開放系統(tǒng)指基于包括Windows、

UNIX.Linux等操作系統(tǒng)的服務(wù)器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內(nèi)置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)

的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為：直連式存儲(Direct-AttachedStorage,簡稱DAS)和網(wǎng)絡(luò)

化存儲(Fabric-AttachedStorage,簡稱FAS)；開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲根據(jù)傳輸協(xié)議又分為：

網(wǎng)絡(luò)接入存儲(Network-AttachedStorage,簡稱NAS)和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork,

簡稱SAN)。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲占有目前磁盤存儲市場

的70%以上，因此本文主要針對開放系統(tǒng)的外掛存儲進(jìn)行論述說明。

表一：

存儲分類

封閉系統(tǒng)的存儲

「內(nèi)置存儲

開放系統(tǒng)的存儲Direct-AttachedStorage

直連式存偌(DAS)Network-AttachedStorage

外掛存儲?網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)

Fabric-AttachedStorage“

網(wǎng)絡(luò)存儲(FAS)StorageAreaNetwork

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

今天的存儲解決方案主要為:直連式存儲(DAS)、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)、網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)。

如下表二：

今天的存儲解決方案

ApplicationApplication

Application

FileSystemFileSystem

開放系統(tǒng)的直連式存儲(Direct-AttachedStorage,簡稱DAS)已經(jīng)有近四十年的使用歷

史，隨著用戶數(shù)據(jù)的不斷增長，尤其是數(shù)百GB以上時，其在備份、恢復(fù)、擴(kuò)展、災(zāi)備等方

面的問題變得日益困擾系統(tǒng)管理員。

主要問題和不足為：

直連式存儲依賴服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的10讀寫和存儲維護(hù)管理，數(shù)據(jù)備份和

恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機(jī)資源(包括CPU、系統(tǒng)10等)，數(shù)據(jù)流需要回流主機(jī)再到服務(wù)器連

接著的磁帶機(jī)(庫)，數(shù)據(jù)備份通常占用服務(wù)器主機(jī)資源20-30%,因此許多企業(yè)用戶的日常

數(shù)據(jù)備份常常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不繁忙時進(jìn)行，以免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。直連式存儲

的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時間就越長，對服務(wù)器硬件的依賴性和影響就越大。

直連式存儲與服務(wù)器主機(jī)之間的連接通道通常采用SCSI連接,帶寬為10MB/S.20MB/S.

40MB/S、80MB/S等，隨著服務(wù)器CPU的處理能力越來越強(qiáng)，存儲硬盤空間越來越大，陣列

的硬盤數(shù)量越來越多，SCSI通道將會成為10瓶頸；服務(wù)器主機(jī)SCSIID資源有限，能夠建立

的SCSI通道連接有限。

無論直連式存儲還是服務(wù)器主機(jī)的擴(kuò)展，從一臺服務(wù)器擴(kuò)展為多臺服務(wù)器組成的群集

(Cluster),或存儲陣列容量的擴(kuò)展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機(jī)，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，

對于銀行、電信、傳媒等行業(yè)7X24小時服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連

式存儲或服務(wù)器主機(jī)的升級擴(kuò)展，只能由原設(shè)備廠商提供，往往受原設(shè)備廠商限制。

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork,簡稱SAN)采用光纖通道(FibreChannel)技術(shù)，

通過光纖通道交換機(jī)連接存儲陣列和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN經(jīng)

過十多年歷史的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟，成為業(yè)界的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(但各個廠商的光纖交換技術(shù)不

完全相同，其服務(wù)器和SAN存儲有兼容性的要求)。SAN存儲采用的帶寬從100MB/s、200MB/s,

發(fā)展至lj目前的lGbps、2Gbps,.

網(wǎng)絡(luò)接入存儲(Network-AttachedStorage,簡稱NAS)采用網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP、ATM.FDDI)

技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的存儲私網(wǎng)。隨著

IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。早期80年代末到90年代初

的10Mbps帶寬，網(wǎng)絡(luò)接入存儲，'乍為文件服務(wù)器存儲，性能受帶寬影響；后來快速以太網(wǎng)

(lOOMbps)^VLAN虛網(wǎng)、Trunk(EthernetChannel)以太網(wǎng)通道的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)接入存儲的讀

寫性能得到改善；1998年千兆以太網(wǎng)(1000Mbps)的出現(xiàn)和投入商用，為網(wǎng)絡(luò)接入存儲(NAS)

帶來質(zhì)的變化和市場廣泛認(rèn)可。由于網(wǎng)絡(luò)接入存儲采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，TCP/IP

是IT業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不同廠商的產(chǎn)品(服務(wù)器、交換機(jī)、NAS存儲)只要滿足協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

就能夠?qū)崿F(xiàn)互連互通，無兼容性的要求；并且2002年萬兆以太網(wǎng)(10000Mbps)的出現(xiàn)和

投入商用，存儲網(wǎng)絡(luò)帶寬將大大提高NAS存儲的性能。NAS需求旺盛已經(jīng)成為事實(shí)。首先

NAS幾乎繼承了磁盤列陣的所有優(yōu)點(diǎn)，可以將設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，擺脫了服

務(wù)器和異構(gòu)化構(gòu)架的桎梏。

其次，在企業(yè)數(shù)據(jù)量飛速膨張中，SAN、大型磁帶庫、磁盤柜等產(chǎn)品雖然都是很好的存

儲解決方案，但他們那高貴的身份和復(fù)雜的操作是資金和技術(shù)實(shí)力有限的中小企業(yè)無論如何

也不能接受的。NAS正是滿足這種需求的產(chǎn)品，在解決足夠的存儲和擴(kuò)展空間的同時，還提

供極高的性價比。因此，無論是從適用性還是TCO的角度來說，NAS自然成為多數(shù)企業(yè)，

尤其是大中小企業(yè)的最佳選擇。

NAS與SAN的分析與比較

針對I/。是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，專家們提出了許多種解決辦法。其中抓

住癥結(jié)并經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)為最有效的辦法是:將數(shù)據(jù)從通用的應(yīng)用服務(wù)器中分離出來以簡化存

儲管理。

問題：

應(yīng)用服務(wù)器存儲系嫵

3

圖1

由圖1可知原來存在的問題：每個新的應(yīng)用服務(wù)器都要有它自己的存儲器。這樣造成

數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，隨著應(yīng)用服務(wù)器的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率會急劇下降。

解決辦法：

共享存儲器

從圖2可看出：將存儲器從應(yīng)用服務(wù)器中分離出來，進(jìn)行集中管理。這就是所說的存

儲網(wǎng)絡(luò)(StorageNetworks)。

使用存儲網(wǎng)絡(luò)的好處：

統(tǒng)一性：形散神不散，在邏輯上是完全一體的。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理，因?yàn)樗鼈儾攀瞧髽I(yè)真正的命脈。

容易擴(kuò)充，即收縮性很強(qiáng)。

具有容錯功能，整個網(wǎng)絡(luò)無單點(diǎn)故障。

專家們針對這一辦法又采取了兩種不同的實(shí)現(xiàn)手段,即NAS(NetworkAttachedStorage)

網(wǎng)絡(luò)接入存儲和SAN(StorageAreaNetworks)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

NAS：用戶通過TCP/IP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)文件共享協(xié)議如：NFS、HTTP、CIFS

實(shí)現(xiàn)共享。

SAN：通過專用光纖通道交換機(jī)訪問數(shù)據(jù)，采用SCSI、FUAL接口。

什么是NAS和SAN的根本不同點(diǎn)？

NAS和SAN最本質(zhì)的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖：

圖3

由圖3可以看出，SAN結(jié)構(gòu)中，文件管理系統(tǒng)(FS)還是分別在每一個應(yīng)用服務(wù)器上；

而NAS則是每個應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議(如：NFS、CIFS)使用同一個文件管理系統(tǒng)。

換句話說：NAS和SAN存儲系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。

NAS是將目光集中在應(yīng)用、用戶和文件以及它們共享的數(shù)據(jù)上。SAN是將目光集中在磁

盤、磁帶以及連接它們的可靠的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。將來從桌面系統(tǒng)到數(shù)據(jù)集中管理到存儲設(shè)備的全

面解決方案將是加

NASSAN0

1.4NAS實(shí)現(xiàn)類型對比：統(tǒng)一式、網(wǎng)關(guān)式和橫向擴(kuò)展式

(Scale-out)

NAS主要有三種類型的實(shí)現(xiàn)：統(tǒng)一式、網(wǎng)關(guān)式和橫向擴(kuò)展式(Scale-out),統(tǒng)一NAS使

用統(tǒng)一的存儲平臺將基于NAS和基于SAN的數(shù)據(jù)訪問合并，提供了可以同時管理二種環(huán)境

的統(tǒng)一管理界面。網(wǎng)關(guān)NAS使用外部存儲來存取數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)NAS和存儲的管理操作是分開

的。橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS可組合多個節(jié)點(diǎn)，形成一個集群NAS系統(tǒng)。本文將對比三

種不同NAS實(shí)現(xiàn)類型。

統(tǒng)一NAS提供文件服務(wù)，同時負(fù)責(zé)存儲文件數(shù)據(jù)，并提供塊數(shù)據(jù)訪問。它支持用于文

件訪問的CIFS和NFS協(xié)議，以及用于塊級訪問的SCSI和FC協(xié)議。因?yàn)榛贜AS和基于SAN

的訪問合并到同一個存儲平臺，統(tǒng)一NAS降低了企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施成本和管理成本。

統(tǒng)一NAS的一個系統(tǒng)中包括了一個或多個NAS頭及存儲。NAS頭與存儲控制器連接，

提供到存儲的訪問。存儲控制器提供了與iSCSI和FC主機(jī)的連接。存儲可使用不同的磁盤類

型(例如SAS、ATA、FC和閃存盤)，以滿足不同的負(fù)載需求。下圖顯示的是一個統(tǒng)一NAS

連接的例子。

網(wǎng)關(guān)式NAS

網(wǎng)關(guān)式NAS設(shè)備包含一個或多個NAS頭，使用外部存儲或者獨(dú)立管理的存儲。與統(tǒng)一

NAS相似，存儲是與其他使用塊級I/O的應(yīng)用共享的。這種解決方案的管理功能比統(tǒng)一存儲

復(fù)雜，因?yàn)镹AS頭和存儲器的管理任務(wù)是分開的。網(wǎng)關(guān)式解決方案可以利用FC基礎(chǔ)設(shè)施,

例如：交換機(jī)等，訪問SAN存儲陣列或直連式存儲陣列。

網(wǎng)關(guān)式NAS的擴(kuò)展性比統(tǒng)一NAS好，因?yàn)镹AS頭和存儲陣列可以獨(dú)立地根據(jù)需求進(jìn)行

擴(kuò)展升級。例如：可以通過增加NAS頭的方式提升NAS設(shè)備的性能。當(dāng)存儲容量達(dá)到上限

時，網(wǎng)關(guān)NAS設(shè)備可以獨(dú)立于NAS頭對SAN進(jìn)行擴(kuò)展，增加存儲容量。網(wǎng)關(guān)式NAS通過在

SAN環(huán)境中進(jìn)行存儲共享，提高了存儲資源的利用率。下圖顯示的是一個網(wǎng)關(guān)式NAS連接

的例子。

NASGateway

ServersStorageAStorageBStorageC

橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS

統(tǒng)一NAS和網(wǎng)關(guān)NAS實(shí)現(xiàn)都提供了一定的擴(kuò)展性能，可以在數(shù)據(jù)增長和性能需求提高

時對資源進(jìn)行擴(kuò)展。對NAS設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展主要涉及增加CPU、內(nèi)存和存儲容量。擴(kuò)展性受

制于NAS設(shè)備對后續(xù)增加NAS頭和存儲容量的支持能力。

橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS可組合多個節(jié)點(diǎn)，形成一個集群NAS系統(tǒng)。只需要向集群

NAS架構(gòu)中添加節(jié)點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)資源的擴(kuò)展。整個集群可看作是一個NAS設(shè)備，資源是集中

管理的。在需要擴(kuò)大容量或提高性能的時候，可向集群中添加節(jié)點(diǎn)，這不會造成停機(jī)下線的

情況。橫向擴(kuò)展NAS可以集合許多性能和可用性中等的節(jié)點(diǎn)，形成集群系統(tǒng)擁有更好的總

體性能和可用性。它還有易使用、陳本低以及理論上可無限擴(kuò)展的優(yōu)勢。

橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS在集群中的所有節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建了一個單一文件系統(tǒng)。節(jié)點(diǎn)的

所有信息都可以彼此共享，因此連接到任何節(jié)點(diǎn)的客戶端都可以訪問整個文件系統(tǒng)。集群

NAS將數(shù)據(jù)在所有節(jié)點(diǎn)間分條，同時使用鏡像或效驗(yàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。數(shù)據(jù)從客戶端發(fā)送

到集群時，數(shù)據(jù)被分割，并行分配給不同節(jié)點(diǎn)。當(dāng)客戶端發(fā)送文件讀取請求時，集群NAS

從多個節(jié)點(diǎn)獲取相應(yīng)的塊，將他們組合成文件，然后將文件發(fā)給客戶端。隨著節(jié)點(diǎn)的增加,

文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)擴(kuò)展，數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)之間均衡分布。每個增加的節(jié)點(diǎn)都增加了整個集群的存

儲、內(nèi)存、CPU和網(wǎng)絡(luò)能力。因此，整個集群的性能都得到提升。

橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS適合解決企業(yè)和客戶當(dāng)前面臨的大數(shù)據(jù)問題。它統(tǒng)一管理

和存儲高速增長的數(shù)據(jù)，同時又十分靈活，能滿足各種性能需求。下圖顯示的是一個橫向擴(kuò)

展式(Scale-out)NAS連接的例子。

Scale-outNAS

2node3node4node5&more

nodes

Capacity!

Podonrunce■

應(yīng)用于：了解統(tǒng)一式、網(wǎng)關(guān)式和橫向擴(kuò)展式(Scale-out)NAS的概念和區(qū)別。

1.5智能存儲系統(tǒng)概念解析

智能存儲系統(tǒng)是配置了多塊硬盤和大量內(nèi)存，并提供多條I/O通路，擁有智能操作系統(tǒng)

的存儲陣列。它采用復(fù)雜的算法來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的存儲資源處理，以滿足高性能需求的應(yīng)用程

序。本文將介紹智能存儲系統(tǒng)的組成部件。

一般來說，前端、緩存、后端和物理磁盤四部分構(gòu)成一個智能存儲系統(tǒng)。智能存儲系統(tǒng)的數(shù)

據(jù)處理是為從主機(jī)發(fā)起的I/O請求到達(dá)前端端口開始，然后經(jīng)過緩存。如果被請求的數(shù)據(jù)保

存在緩存中，那么讀請求直接在緩存中完成。如果數(shù)據(jù)不在緩存中，則經(jīng)過后端端口到物理

磁盤上讀取數(shù)據(jù)。主機(jī)被寫入數(shù)據(jù)經(jīng)過前端端口，先寫入緩存，然后經(jīng)后端端口保存到物理

磁盤。

IntelligentStorageSystem

Host

前端

智能存儲系統(tǒng)的前端由前端端口和前端控制器組成,它提供了存儲系統(tǒng)和主機(jī)之間高可

用的連接端口。一個智能存儲系統(tǒng)擁有多個前端端口，以實(shí)現(xiàn)大量主機(jī)同時對智能存儲系統(tǒng)

的讀寫。不同的前端端口支持不同的傳輸協(xié)議，這些傳輸協(xié)議包括FC、FCoE和iSCSI等。前

端控制器通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)寫入緩存或從緩存讀取數(shù)據(jù)。

緩存

緩存可以通俗理解為內(nèi)存，它可以減少主機(jī)I/O訪問請求所需時間。緩存的最小單位是

頁，緩存就是由頁組成。應(yīng)用I/O的大小決定了緩存頁的大小。由于緩存沒有尋道時間和旋

轉(zhuǎn)延時，因此緩存的響應(yīng)時間不到機(jī)械磁盤的十分之一，可以快速的處理大量數(shù)據(jù)或者實(shí)時

數(shù)據(jù)，大幅提升了智能存儲系統(tǒng)的性能。

后端

智能存儲系統(tǒng)的后端由后端端口和后端控制器組成，它提供了緩存和物理磁盤的連接端

口。一個智能存儲系統(tǒng)可以擁有多個后端端口，這樣可以提供更好的數(shù)據(jù)保護(hù)、負(fù)載均衡能

力和冗余性。數(shù)據(jù)從緩存通過后端端口傳到物理磁盤，后端控制器為讀寫數(shù)據(jù)提供臨時的數(shù)

據(jù)存儲，并充當(dāng)交流著的角色。

物理磁盤

物理磁盤的主要作用是保存數(shù)據(jù)。智能存儲支持不同類型的物理磁盤，如：閃存盤、SATA

盤和SAS盤等。??般來說，閃存盤數(shù)據(jù)訪問時間最快，SATA盤數(shù)據(jù)訪問時間最慢，用戶可

以根據(jù)不同應(yīng)用類型配置不同類型的物理磁盤。

應(yīng)用于：智能存儲系統(tǒng)概念解析

1.6〃大數(shù)據(jù)〃概念解析

大數(shù)據(jù)是一個新提出的且在不斷演化的概念,是指數(shù)據(jù)量超過了菖規(guī)軟件工具在可接受

的時間內(nèi)的抓取、存儲、管理和處理能力。它即包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。其

數(shù)據(jù)的來源多種多樣，可以來自商務(wù)應(yīng)用處理、網(wǎng)頁、視頻、圖像和社交媒體等。這些數(shù)據(jù)

集通常需要實(shí)時地抓取和更新，以用于分析、預(yù)測性建模和決策等用途。

BigDataLandscape

VerticalAppsAd/MediaAppsBusinessAnalyticsand

IntelligenceVisualization

ORAO_€lHvoerion.--I-obIeou

LogDataApps(dlMETANAtKHS「

tHaoaott(BusinessIntelligenceAST?EMN

TURTI§sasBTBCaM-*■

CDChSQSnss?

panopticon

_DataAsAServiceAutonomy

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SCT3m仙-hzux?皿2.士lawE

alteryxvisually

AnalyticsOperationalInfrastructureAsStructured

InfrastructureInfrastructureAServiceDaubases

Hort二等口CoucwsasalOgen工XCLG

doudera送遞正,1二二二.WlndowsAzure

LM?GRtKNPLUM

Volt

NNBTBZZAkognitio

.?MarkLogicCINZfOZRZMZAZTZlCZA

GoogleBigQuory

Technologies

Hanse布公如也

copyri作?2oi2Feinieib/go/chinesebiop.fortesxom/davefe.nicib

從大數(shù)據(jù)中吸取價值存在很大的機(jī)遇。大數(shù)據(jù)的生態(tài)系統(tǒng)（如下圖所示）由以下元素組成：

1、從多個位置收集數(shù)據(jù)，并從收集的數(shù)據(jù)中生成數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）的設(shè)備。

2、數(shù)據(jù)收集器，收集來自設(shè)備和用戶的數(shù)據(jù)。

3、數(shù)據(jù)聚合工具，從收集的數(shù)據(jù)中吸取有意義的信息。

4、數(shù)據(jù)用戶和買家，是指數(shù)據(jù)價值鏈中從他人收集或聚合的數(shù)據(jù)中收益的人群。

BigDataEcosystem

KPMG,Daloitto

Accenture,IBMGS

MlIBMrHP,

Ter>datnOracle,EMC.

fAtes,CapGemmi

Vmwarc,Equinix

Centric,TCS,

Int0nHOzone

SAF>SAS

IBM,CloudtraOmch.IBM

Orxh,Cisco,Dell,MicroStrategy

Fujitsu,HPQlikVIew

Microsoft.Salc^Forcc,

NetApp,DdlrEMC.EveryAncU

IBM,FujKw.

Hitachi

Facobook.Ooogh

IBM,SAROracle,Apple,Am^xor

HP,HortenWorks,

MArkLo^k,lOGen

/go/chinese

大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量、多樣性、變化范圍和復(fù)雜性超出了傳統(tǒng)的IT設(shè)備和數(shù)據(jù)處理工具及

方法的處理能力。對大數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析需要新的方法、架構(gòu)和工具，以提供高性能、大規(guī)

模并行處理（MPP）數(shù)據(jù)平臺和對數(shù)據(jù)集的復(fù)雜分析。

數(shù)據(jù)科學(xué)是一門新興的學(xué)科，商業(yè)組織可以利用這門學(xué)科從大數(shù)據(jù)中獲取商業(yè)價值。數(shù)

據(jù)科學(xué)是多門學(xué)科（統(tǒng)計學(xué)、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)可視化和計算機(jī)科學(xué)）的綜合。數(shù)據(jù)科學(xué)家的職責(zé)

是設(shè)計各種高級算法對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以尋找新的價值點(diǎn),為更多的決策提供數(shù)據(jù)支持。

很多領(lǐng)域和市場已經(jīng)開始利用數(shù)據(jù)科學(xué)，從大數(shù)據(jù)的分析中獲益。其中包括醫(yī)學(xué)與科學(xué)

研究、醫(yī)療醫(yī)護(hù)、公共管理、欺詐檢測、社交媒體、銀行、保險公司，以及其他以數(shù)據(jù)為中

心的實(shí)體。

應(yīng)用于：幫助用戶了解大數(shù)據(jù)相關(guān)概念。

第2章主要協(xié)議和相關(guān)技術(shù)

2.1SCSI訪問控制原理介紹

下面為大家介紹SCSI-2和SCSI-3訪問控制原理。主要內(nèi)容包括：SCSI-2

Reserve/Release/Reset和SCSI-3PersistentReserveIN/PersistentReserveOUT/PREEMPT以及

SCSI訪問控制常見場景。

SCSI-2Reserve（預(yù)留）/Release（釋放）/Reset（重置）

SCSI-2協(xié)議中客戶端訪問lun過程如下：

1、客戶端向lun發(fā)起預(yù)留操作

2、預(yù)留操作成功后，客戶端獲得lun操作權(quán)限；預(yù)留失敗，提示預(yù)留沖突，會繼續(xù)嘗試，

直到預(yù)留成功。

3、客戶端操作完畢后，執(zhí)行釋放操作，其他客戶端可以預(yù)留。

SCSI-2訪問控制主要峽點(diǎn)有：

1、預(yù)留操作基于路徑。預(yù)留和釋放必須由相同的客戶端完成，一臺主機(jī)不能釋放另外一臺

主機(jī)的預(yù)留，同一主機(jī)HBA卡不能取消相同主機(jī)另外一塊HBA的預(yù)留。

2、預(yù)留無法長久保留。主機(jī)重啟將會丟失預(yù)留信息。

3、如果lun已經(jīng)被預(yù)留，其他主機(jī)無法再預(yù)留。如果其他主機(jī)要想獲得lun操作權(quán)限，必

須對lun進(jìn)行重置，重置操作可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。重置后釋放掉lun現(xiàn)有的預(yù)留，重置操

作由lun主動發(fā)起，原來預(yù)留主機(jī)并不知曉。

SCSI-3PersistentReserve(PR)/PREEMPT(搶占)

SCSI-3協(xié)議引入PGR(persistentgroupreservation)功能。在訪問lun之前，客戶端首先

向lun注冊(registration)一個預(yù)裙密鑰(reservationkey),注冊成功后客戶端可以嘗試進(jìn)行

永久預(yù)留(reserve),永久預(yù)留成功后就可以獲得lun操作權(quán)限。預(yù)留密鑰是一串16進(jìn)制的

ASCII碼，最長8個字節(jié)。永久預(yù)留一共6種類型，由1、3、5、6、7.8數(shù)字表示。包括兩

種操作類型和三種客戶類型，操作類型包括寫排它和所有訪問排他，客戶類型包括所有客戶

端、已注冊客戶端和所屬客戶端。數(shù)字與永久預(yù)留類型對應(yīng)關(guān)系如下：

1->writeexclusive

3->exclusiveaccess

5->writeexclusive-registrantsonly

6->exclusiveaccess-registrantsonly

7->writeexclusive-allregistrants

8->exclusiveaccess-allregistrants.

不同注冊類型對應(yīng)不同訪問權(quán)限。與SCSI-2不同，SCSI-3釋放操作根據(jù)預(yù)留密鑰。不同

客戶端可以使用相同密鑰或是不同密鑰進(jìn)行預(yù)留，具體可以結(jié)合永久預(yù)留類型決定?？蛻舳?/p>

可以通過搶占來獲取已被永久預(yù)留的lun訪問權(quán)限。SCSL3搶占和SCSI-2重置不一樣，搶占

不會造成數(shù)據(jù)丟失。

SCSI-3關(guān)于PGR相關(guān)操作命令分為兩大類:分別是PRIN和PROUT,PRIN主要用于查詢，

PROUT用于修改。SCSI命令執(zhí)行過程中，需要明確該命令是哪種類型。

常見使用場景

集群I/OFencing

為了防止集群故障發(fā)生“腦裂”現(xiàn)象，2-節(jié)點(diǎn)集群可以通過SCSI-2Reseve/Release觸發(fā)

I/Ofencing來保證整個集群正常運(yùn)行，是SCSI-2不適用于多?節(jié)點(diǎn)集群，多?節(jié)點(diǎn)集群可以使

用SCSI-3PGR。主流廠商集群套件都己經(jīng)支持SCSI-3PGR,比如：VCS、HACAMP、RHCS等。

2、集群文件系統(tǒng)

集群文件系統(tǒng)需要保證多節(jié)點(diǎn)同時訪問存儲時的數(shù)據(jù)一致性,SCSI-2/SCSI-3都可以滿足,

當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)嘗試訪問一個已經(jīng)被預(yù)留的存儲就會產(chǎn)生訪問權(quán)限沖突。SCSI-3PGR相比SCSI-2

Reserve/Release更能夠減少訪問權(quán)限沖突。

小結(jié)：SCSI-2具體基本訪問控制能力，但是無法滿足Active/Active多路徑環(huán)境和集群多

節(jié)點(diǎn)訪問存儲的需求。SCSI-3通過引入客戶端注冊和操作權(quán)限分類概念，強(qiáng)化并行訪問權(quán)限

控制,彌補(bǔ)SCSI-2的不足。

2.2FC協(xié)議詳解

FC協(xié)議簡介

開發(fā)于1988年，最早是用來提高硬盤協(xié)議的傳輸帶寬，側(cè)重于數(shù)據(jù)的快速、高效、可

靠傳輸。到上世紀(jì)90年代末，F(xiàn)CSAN開始得到大規(guī)模的廣泛應(yīng)用。

FC協(xié)議其實(shí)并不能翻譯成光纖協(xié)議，只是FC協(xié)議普遍采用光纖作為傳輸線纜而不是銅

纜，因此很多人把FC稱為光纖通道協(xié)議。在邏輯上，我們可以將FC看作是一種用于構(gòu)造

高性能信息傳輸?shù)?、雙向的、點(diǎn)對點(diǎn)的串行數(shù)據(jù)通道。在物理上，F(xiàn)C是一到多對應(yīng)的點(diǎn)對

點(diǎn)的互連鏈路，每條鏈路終結(jié)于一個端口或轉(zhuǎn)發(fā)器。FC的鏈路介質(zhì)可以是光纖、雙絞線或

同軸電纜。

FC協(xié)議棧

高層協(xié)議

SCSI-3ATM

IPI-3命令集映SCSI-3FC鏈路封裝FC-ATM

FC4射(IPI-3STD)命令集映射FC-LE

FC-3通用服務(wù)

FC2結(jié)構(gòu)協(xié)議光纖物理與信號接口FC-ALFC-AL-2

FC-1/解碼(FC-PH,FC-PH2,

存8b/10b編碼

FC-PH3)

FG0■物理變換銅，光連接

FC-0：連接物理介質(zhì)的界面、電纜等；定義編碼和解碼的標(biāo)準(zhǔn)。

FC-1：傳輸協(xié)議層或數(shù)據(jù)鏈接層，編碼或解碼信號。

FC-2：網(wǎng)絡(luò)層，光纖通道的核心，定義了幀、流控制、和服務(wù)質(zhì)量等。

Fc-a：定義了常用服務(wù)，如數(shù)據(jù)加密和壓縮△

FC-4：協(xié)議映射層，定義了光纖通道和上層應(yīng)用之間的接口，上層應(yīng)用比如：串行SCSI協(xié)議，

HBA卡的驅(qū)動提供了FC-4的接口函數(shù)。FC-4支持多協(xié)議，如：FCP-SCSI,FC-IP,FC-VL

光纖通道的主要部分實(shí)際上是FC-2。其中從FC-0到FC-2被稱為FC-PH,也就是“物理層〃。

光纖通道主要通過FC-2來進(jìn)行傳輸，因此，光纖通道也常被成為“二層協(xié)議”或者"類以太網(wǎng)

協(xié)議”。

在此重復(fù)：光纖通道并不是SCSI的替代；一般而言SCSI是光纖通道的上層。光纖通道

一般是指FC-PHY層：FC0-FC2。術(shù)語FCP,即光纖通道協(xié)議，是指對SCSI的界面協(xié)議或FC-4

層映射。我們這里討論的是光纖通道的內(nèi)在工作原理，而不是指光纖通道協(xié)議。

光纖通道的數(shù)據(jù)單元叫做幀。即使光纖通道本身就有幾個層，大部分光纖通道是指第2

層協(xié)議。一個光纖通道幀最大是2148字節(jié)，而且光纖通道幀的頭部匕起廣域網(wǎng)的IP和TCP

來說有些奇怪。光線通道只使用一個幀格式來在多個層上完成各種任務(wù)。幀的功能決定其格

式。相比我們在IP世界中的概念，光纖通道幀格式是奇特而且奇妙的。

光纖通道幀起始于幀開始(SOF)標(biāo)志，隨后是幀頭部，這個一會進(jìn)行描述。數(shù)據(jù)，或

光纖通道內(nèi)容，緊隨其后，然后是幀結(jié)束（EOF）。這樣封裝的目的是讓光纖通道可以在需

要時被其他類似于TCP的協(xié)議所承載。

FC協(xié)議交換方式

按照連接和尋址方式的不同，F(xiàn)C支持三種拓?fù)浞绞剑?/p>

1.PTP（點(diǎn)對點(diǎn)）：一般用于DAS（直連式存儲）設(shè)置

N_PORT

人生

stomgconlincccnicti

服務(wù)器和存儲設(shè)備在點(diǎn)對點(diǎn)的環(huán)境里都是N_PORT.通過一條上行一條下行兩條通道進(jìn)行數(shù)

據(jù)存儲與讀取。

2.FC-AL（光纖通道仲裁環(huán)路）：采用FC-AL仲裁環(huán)機(jī)制，使用Token（令牌）的方式進(jìn)行仲

裁。光纖環(huán)路端口，或交換機(jī)上的FL端口，和HBA上的NL端口（節(jié)點(diǎn)環(huán)）連接，支持環(huán)

路運(yùn)行。采用FC-AL架構(gòu)，當(dāng)一個設(shè)備加入FC-AL的時候，或出現(xiàn)任何錯誤或需要重新設(shè)置

的時候，環(huán)路就必須重新初始化。在這個過程中，所有的通信都必須暫時中止。由于其尋址

機(jī)制，F(xiàn)C-AL理論上被限制在了127個節(jié)點(diǎn)。

L_PORT

FC-SW（FCSwitchedl交換式光纖通道）：在交換式SAN上運(yùn)行的方式。FC-SW可以按照任意

方式進(jìn)行連接，規(guī)避了仲裁環(huán)的諸多弊端，但需要購買支持交換架構(gòu)的交換模塊或FC交換

機(jī)。

光纖信道(FC)中的基本實(shí)體是光纖信道網(wǎng)絡(luò)，與一般分層網(wǎng)絡(luò)不同的是，一個光纖信

道網(wǎng)絡(luò)很大程度上由功能單元以及各單元間接口所指定，各部分組成如下：

N_PORTs-光纖信道流量終點(diǎn)；

FCDevices-N_PORT訪問的光纖信道設(shè)備；

FabricPort-光纖網(wǎng)絡(luò)接口，連接N_PORT；

在N_PORT間傳輸數(shù)據(jù)噴的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

交換結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)下的一組輔助服務(wù)器，包括支持設(shè)備發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)地址解析服務(wù)

的名稱服務(wù)器。

主要的光纖信道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M成如下所示：

ArbitratedLoop-N_PORTs以菊花鏈(daisy-chain)形式連接在一起；

SwitchedFabric-由交換單元組成的網(wǎng)絡(luò)；

MixedFabric-由交換機(jī)和"fabric-attached"環(huán)路組成的網(wǎng)絡(luò)。L_PORT將

loop-attachedN_PORT(NL.PORT)與環(huán)路連接起來，并且NL_PORT通過FL_PORT接入該

結(jié)構(gòu)。

光纖通道的尋址方式

在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，光纖通道(FUFibreChannel)是通過WorldWideName(WWN)來

標(biāo)識一個唯一的設(shè)備。WWN是一個64位的地址cWWN對于光纖通道設(shè)備就像Ethernet的

MAC地址一樣都是全球唯一的，它們是由電器和電子工程協(xié)會(IEEE)標(biāo)準(zhǔn)委員會指定給制造

商，在制造時被直接內(nèi)置到設(shè)備中去的。

IEEE定義生產(chǎn)Et義

NodeWWN:.約

生產(chǎn)EMIww宇科

PortVWVN:和：00^55：60：6勺柿：6o：oa|

數(shù)據(jù)中心天空

生產(chǎn)廠商逸貴的16*制字存

<tet?c?ntonkyxom

?使用，或一個或￥個餐口：5nM根酩HBA卡

通常用NodeWWN來標(biāo)示每臺不同的FC交換機(jī)，它是唯一的;對于FC交換機(jī)的端口，

則使用PortWWPN來標(biāo)示交換機(jī)的端口。所以一個交換機(jī)只有一個NodeWWN和多個

PortWWPNo根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)定義，WWN的定義方式有三種，可以見《深度分析FC/FCOE

中WWN的類型定義》一文所述。

因?yàn)閃WN的地址太長所以用這個地址來尋址的話會影響到路由的性能。這樣光纖通道

網(wǎng)絡(luò)采用了另外一種尋址方案。這種方案是用基于交換光纖網(wǎng)絡(luò)中的光纖端口來尋址稱為

FCID。基于交換光纖網(wǎng)絡(luò)中的每個端口有一個唯一的24位的地址,FCID,這種FCID就類似

TCP/IP中的IP地址。用這種24位地址方案，這樣得到了一個較小的幀頭，這能加速路由

的處理。但是這個24位的地址必須通過某種方式連接到與WorldWideName相關(guān)聯(lián)的64

位的地址。

在光纖通道(SAN)環(huán)境中，F(xiàn)C交換機(jī)它本身負(fù)責(zé)分配和維持端口地址。當(dāng)有一個WWN

登錄到交換機(jī)的某一個端口時，交換機(jī)將會為其分配一個FQD地址，同時交換機(jī)也將會創(chuàng)

建FCID和登錄的WWN地址之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表并維護(hù)他們的關(guān)系。交換機(jī)的這一個功能是

使用名字服務(wù)器（NAMESERVER）來實(shí)現(xiàn)的。

名字服務(wù)器其實(shí)是光纖操作系統(tǒng)的一個組件，在交換機(jī)內(nèi)部運(yùn)行。它本質(zhì)上是一個對象

數(shù)據(jù)庫，光纖設(shè)備在連接進(jìn)來時，向該數(shù)據(jù)庫注冊它們的值這是一個動態(tài)的過程。動態(tài)的尋

址方式同時也消除了手工維護(hù)地址出錯的潛在的可能，而且在移動和改變SAN方面也提供

了更多的靈活性。

數(shù)據(jù)中心天空

?動態(tài)堆址(8/24-ft)

?本地生成

?注冊到光纖通道網(wǎng)路?花燒衣

圖

-FC-AL3?-故(例0TW*)

sUJA比M

-FC-SW=24-ft

=修,。8,MOPabneMU

24?位N_PorVF_Pon可用范88

mr劇iFFf

一個24位的FCID地址由三個部吩所組成:Domain,Area,Port組成。

Domain（從23到16位）

Area（從15到08位）

Port或仲裁環(huán)物理地址?AL_PA（從07到00位）

Domain:端口地址中最重要的字節(jié)是Domain。這是標(biāo)識交換機(jī)本身的地址。最多只能達(dá)到

256個地址。除了一些被保留使用的地址外，實(shí)際上只有239個地址可用。這意味著在你

的SAN環(huán)境中，所在在一個SAN網(wǎng)絡(luò)中最多只可能達(dá)239個交換機(jī)。同時Domain可以

用來標(biāo)識一個san網(wǎng)絡(luò)一個FC交換機(jī)的唯一性。

Area:它提供256個地址。地址的這一個部份被用于識別個別的FL.Ports環(huán),或它可能被用

于當(dāng)做一組F_Port的識別符，例如，多端口的一個光纖卡的識別符。這意謂著每組端口有

一個不同的area編號，即使對于只有一個端口的組也是如此。

Port:地址的最后部份提供2