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当今企业越来越关注如何正确选择合适的技术来存储、保护和访问数据。NetApp作为领先的存储厂商也在不断思考,以找到一种经济高效的解决方案来充分解决这一难题。

IP SAN_百度百科 

集成iSCSI 和FC SAN有五种常见的方法,各有优缺,适应环境也各不相同。

存储知识学习之--IP网络存储iSCSI的概念与工作原理

NAS FAQ - 鹤之淇水 - CSDN博客 

存储和管理呈指数级快速增长的数据一直是全球企业所面临的迫切的“关键任务”。经济全球化,日趋复杂的应用和媒体和信息的数字化都是导致这一问题的原因。据研究者预测,目前发送电子邮件、发布网站和 MP3 文件,以及执行所有的在线交易,会涉及到数以百万计的兆字节的信息。此外,为了遵循法规的要求,还需要把海量的数据保存更长的时间。

IPSAN_百度百科 

  不久前,中小公司开始部署iSCSI,以前他们都采用直连式存储;大公司一直采用FC SAN,而且技术更加成熟。但是,iSCSI技术成本较低、简单明了,《财富》1000强公司中已经有越来越多的公司开始利用iSCSI SAN实施FC基础架构,用以保护数据,实现Tier-2存储。

本章主要介绍基于IP SAN的网络存储iSCSI。iSCSI技术以其低廉的构建成本和优秀的存储性能,博得了很多CIO和存储管理员的喜爱,目前陆续进入企业应用领域,推动了企业的存储环境向集中式转变。虽然,目前对于iSCSI应该在什么样的环境中使用还存在着诸多争议,但是iSCSI的前途是光明的,在未来的存储世界中,iSCSI一定会占据重要的席位。本章重点介绍iSCSI在Windows和Linux环境下的配置和使用。

FC SAN FAQ - 鹤之淇水 - CSDN博客 

大多数拥有IT基础架构的公司都有一个操控公司关键业务应用的核心数据中心。大约20%的公司数据资源都在此进行管理。而另外80%的数据则分布于企业各区域和各部门的数据中心和世界各地的远程办公室。

Ip-san 配置过程 - 沐阳的博客 - CSDN博客 

  集成iSCSI 和FC也存在很大挑战。将iSCSI引入现有的FC SAN中,不仅会产生集成问题,还会导致一些存储架构变复杂,因为存储架构不仅需要了解IP和FC,还要有能力管理和调试多协议存储环境。试图这么做的存储架构师必须非常熟悉iSCSI的设计选项,因为这些设计会影响集成产品的性能、安全和可用性。

存储的概念与术语

IP SAN FAQ - 鹤之淇水 - CSDN博客 

企业需要做出正确的技术决策,不仅为了数据存储,还要保护和访问这些数据。那么,是否有可应对这一挑战的经济高效的解决方案呢?

Ip-san 配置过程 - 沐阳的博客 - CSDN博客 

  性能

在存储的世界里,有各种各样的名词和术语,常见的有SCSI、FC、DAS、NAS、SAN等。本节重点介绍与存储相关的术语和知识。

WWN、WWNN和WWPN - 鹤之淇水 - CSDN博客 

存储方法


  iSCSI的一些新特性与IP协议的性质密切相关。FC协议适合于连接服务器和阵列的网络,基于IP协议的iSCSI可能会与非存储IP流量竞争。为了减少IP流量混乱带来的影响,数据中心的管理员应该通过专用iSCSI网络分离iSCSI流量和非存储流量,因为专用iSCSI网络与网络其他部分没有物理连接,或者采用访问控制清单、虚拟局域网(VLAN)等以太网隔离技术。华盛顿Spokane公共学校的高级网络管理员Kevin Mount说:“为了避免内部LAN产生干涉,我们决定在Foundry公司生产的48端口以太网交换机中独立运行iSCSI网络。”

1、SCSI介绍


目前的技术可提供两大类存储数据的方法:直联存储(direct-attached storage, DAS)和网络存储。选择哪一种方法取决于需要管理数据的数据量和数据管理任务的复杂性。网络存储有两种技术可供选择:存储区域网络(SAN)和网络直联存储(NAS)。具体的选择取决于访问数据的方式:即基于块状存储还是基于文件存储。SAN最适用于前者,而 NAS 则最适用于后者。

目前常见的三种存储结构

  尽管物理隔离和虚拟隔离技术大大提高了安全和性能,存储管理员依然需要在网络交换机和适配器中利用以太网巨帧和流量控制等先进技术,缓减阻塞,优化吞吐量。当一条千兆链路的网络带宽不够用时,可以利用以太网链路聚集(trunking)或链路汇集,将多条链路连接成一条聚集链路;这样就不必部署价格昂贵的10Gb以太网基础设施,又能克服网络带宽的限制。

SCSI是小型计算机系统接口(Small Computer System Interface)的简称,SCSI作为输入/输出接口,主要用于硬盘、光盘、磁带机、扫描仪、打印机等设备。

1.LUN

NAS 一般基于标准的网络协议,如 Ethernet,而 SAN 传统上被设计为基于光纤通道(Fibre Channel, FC)。在光纤通道上部署 SAN 需要每个服务器上都要有 FC 适配器,专用的 FC 交换机和独立的布线基础架构。

DAS:直连存储

  在主机方面,TCP卸载引擎(TOE)和iSCSI HBA可以有效节省CPU周期,尤其是对速度较慢但注重性能的应用程序服务器。SNIA IP存储论坛主席David Dale认为,尽管TCP和iSCSI的传输速率为1Gb/s,不足最先进服务器硬件速率的10%,而目前85%的iSCSI在部署过程中只采用iSCSI Initiator软件,但是一旦10Gb iSCSI 得到普及,TOE和iSCSI HBA的作用就会越来越大。除了改善I/O性能,iSCSI HBA还会增加从SAN启动和加密等服务。

2、FC介绍

LUN的全称是Logical Unit Number,也就是逻辑单元号。

IT 决策者面对的最严峻的挑战在于:在应用需要部署 SAN 的时候如何才能降低成本和复杂性。FC 适配器、交换机和布线使成本大幅增加,更不用说 精通FC 协议的人员培训。

NAS:网络附属存储

  在多协议环境中,存储管理员需要注意以太网的特性,如以太网交换机和网络接口卡(NIC)之间的容错速度/方式会产生自适应问题,可能对iSCSI网络的性能产生不利影响。Mount 说:“为了降低自适应问题发生的概率,我们对所有的交换机和服务器以太网端口设置不可更改的编码。”

FC是光纤通道(Fibre Channel)的简称,是一种适合于千兆数据传输的、成熟而安全的解决方案。与传统的SCSI技术相比,FC提供更高的数据传输速率,更远的传输距离,更多的设备连接支持,更稳定的性能,更简易的安装。

我们知道SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的,一般为8个或者16个,我们可以用Target ID(也有称为SCSI ID的)来描述这些设备,设备只要一加入系统,就有一个代号,我们在区别设备的时候,只要说几号几号就可以了。

IP SAN基础

SAN:存储区域网

  安全

3、DAS介绍

而实际上我们需要用来描述的对象,是远远超过该数字的,于是我们引进了LUN的概念,也就是说LUN ID的作用就是扩充了Target ID。每个Target下都可以有多个LUN Device,我们通常简称LUN Device为LUN,这样就可以说每个设备的描述就由原来的Target x变成Target x LUN y了,那么显而易见的,我们描述设备的能力增强了。

IP SAN 于2003年进入存储技术领域。作为一种 SAN 技术,它没有FC 那样的高昂成本和复杂性。它基于标准的 IP 网络基础架构,Ethernet或 iSCSI(IP SCSI的简称)协议来执行存储任务。iSCSI于2003年2月获 IETF 批准,正式成为一项标准。

DAS:直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等)

  iSCSI和FC采用不同的方法保证存储访问的安全,这可能是多协议存储架构师必须解决的最大问题。FC利用FC交换机实行分区,通过全局名称排列LUN编号和主机标识,而iSCSI采用上述隔离iSCSI的物理和虚拟方法,通过IP地址、主机系统和存储设备的名称、内部/外部CHAP身份验证等方式限制访问,从而保证存储安全。

DAS是直连式存储(Direct-Attached Storage)的简称,是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。当服务器在地理上比较分散,很难通过远程进行互连时,DAS是比较好的解决方案。但是这种式存储只能通过与之连接的主机进行访问,不能实现数据与其他主机的共享,同时,DAS会占用服务器操作系统资源,例如CPU资源、IO资源等,并且数据量越大,占用操作系统资源就越严重。

就好比,以前你给别人邮寄东西,写地址的时候,可以写:

部署 IP SAN 与在服务器上安装iSCSI 驱动程序(软件驱动程序)同样简单,并利用现有的 Ethernet 基础架构,与支持 iSCSI 的大量存储系统连接。无需购买专用的服务器适配器或定制构建的交换机,也不必单独布线,更用不着对人员进行 IP 之外的技术培训,成本更低、复杂性更少!

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澳门新浦京娱乐场网站IP互连网存款和储蓄iSCSI的定义与办事规律,集成iSCSI和FC存款和储蓄的四种常见格局。  实行多种iSCSI身份验证方式似乎让人不知所从,其实规则很简单:对于基于IP实现隔离的iSCSI网络,主机系统和存储设备的名称就已经足够验证用户身份。在iSCSI与LAN之间存在物理连接的情况下,应该部署更加严密的CHAP身份验证方式,消除IP地址访问iSCSI LUN时带来的外部影响。当环境中拥有大量iSCSI设备时,可以采用Radius服务器实现集中验证,这样就不需要在iSCSI的存储设备中管理用户证书。

4、NAS介绍

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IP SAN的好处

SAN:

  休斯顿贝勒医学院企业服务与信息系统主管Mike Layton采用了类似的策略,他利用主机系统和存储设备名称实现iSCSI授权,验证访问其FC SAN的少量服务器。他的基于日立数据系统(HDS)公司的FC SAN,在隔离的iSCSI LAN中采用NetApp FAS980c网关产品。

澳门新浦京娱乐场网站IP互连网存款和储蓄iSCSI的定义与办事规律,集成iSCSI和FC存款和储蓄的四种常见格局。网络接入存储(Network-Attached Storage)简称NAS,它通过网络交换机连接存储系统和服务器,建立专门用于数据存储的私有网络,用户通过TCP/IP协议访问数据,采用业界标准的文件共享协议如NFS、HTTP、CIFS来实现基于文件级的数据共享。NAS存储使文件共享访问变得更方便和快捷,并且能很容易地增加存储容量。通过专业化的文件服务器与存储技术相结合,NAS为那些需要共享大量文件数据的企业提供了一个高效的、高可靠的、高性价比的解决方案。但是NAS也有一定的局限性,它会受到网络带宽和网络拥堵的影响,在一定程度上限制了NAS的网络传输能力。

但是自从高楼大厦越来越多,你不得不这么写:

IP SAN 的好处不胜枚举,具体而言就是投资回报高、灵活性强、可管理性强和以太网技术相关内容的熟知程度高。在简单性、灵活性和性价比都是至关重要的决策因素的情况下,IP SAN 解决方案在整合存储数据方面特别有用。IP SAN 加快了从直联存储向网络存储转变的进程。

存储区域网络(Storage Area Network,简称SAN)采用光纤通道(Fibre Channel)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。

  集成iSCSI和FC的最大好处在于:支持IP协议中的IPsec加密协议,IP流量出现故障时,都应该集成iSCSI和FC。但是,当服务器处于繁忙状态时,IPsec加密协议的开销非常大。在采用IPsec协议的环境中,服务器和网络带宽匮乏的计算机都应该凭借Cavium网络公司等公司提供的硬件加密技术,配备iSCSI HBA或NIC。从网络层面讲,Decru公司(现为NetApp)、NeoScale系统公司等公司都提供加密产品,设置在数据存取路径中,在FC和iSCSI数据抵达网络附属存储阵列之前,就对其进行加密。

5、SAN介绍

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因为 IP 网络司空见惯,所以iSCSI 可用于在 LAN、WAN 和互联网上传输数据。这样就极有可能使用户能够通过公司内部网来访问信息。特别值得一提的是,通过 iSCSI进行灾难恢复(DR)部署变得更为容易。

SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准。SAN存储采用的带宽从100MB/s、200MB/s,发展到目前的1Gbps、2Gbps、10Gbps

  存储管理接口很容易受到安全漏洞的攻击,但是在存储设计过程中又通常遭到忽视。不设密码、所有存储设备只设一个密码或者从不更改密码,都会使设计良好的SAN面临危险。只有特定系统和密码策略非常有效的VLAN才能访问管理接口,在具有大量IP设备的环境中采用集中化的Radius身份验证服务器,这些措施可以降低未获认证的管理变化带来的风险。

存储区域网络(Storage Area Network)简称SAN,它是一种通过光纤交换机、光纤路由器、光纤集线器等设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网。

所以我们可以总结一下,LUN就是我们为了使用和描述更多设备及对象而引进的一个方法而已,一点也没什么特别的地方。

  部署环节

SAN 结构有两种,IPSAN与FCSAN

  可用性

SAN由3个部分组成,分别是连接设备(如路由器、光纤交换机和Hub)、接口(如SCSI、FC)、通信协议(如IP和SCSI)。这3个部分再加上存储设备和服务器就构成了一个SAN系统。SAN捉供了一个灵活的、高性能的和高扩展性的存储网络环境,它可以更加有效地传输海量的数据块。由于采用了光纤接口,因此SAN还具有更高的带宽,同时,SAN也使统一管理和集中控制实现简化。现在SAN已经广泛应用于ISP和银行等,随着用户业务量的增大,SAN的应用前景将越来越光明。

LUN ID不等于某个设备,只是个号码而已,不代表任何实体属性,在我们的实际环境里,我们碰到的LUN可能是磁盘空间,可能是磁带机,或者是media changer等等。

在 FC 不可行的环境下,IP SAN 解决方案提供最主要的存储。例如,拥有大量的低端服务器的各部门和各地区的数据中心,FC 主机和交换机互联的费用会使成本大幅增加,有时甚至会超出服务器自身的总体成本。这些环境下运行的多是中型企业级应用,在性价比方面非常适合应用 IP SAN 解决方案。中型企业的核心数据中心也属于这一类别,而且 IP SAN解决方案也同样支持这些公司的关键任务应用。

FC SAN

  可用性是包括iSCSI SAN在内的SAN最重要的性能需求,需要在服务器、网络和阵列等层面上进行部署。在网络层面上,可以成对部署交换机,采用生成树状动态路由等以太网故障转移技术,实现冗余。在服务器层面上,通过双连服务器和以太网交换机,实现高可用性。凭借微软公司2005年发布的iSCSI Initiator 2.0版,多路径IO(MPIO)使主机能够与iSCSI网络实现冗余连接。“我们的主机全都运行MPIO,而且与iSCSI SAN实现双连接。”麻省 Babson 学院和Wellesley学院开发体系结构主任Kuljit Dharni解释道:“主板上的NIC卡用于常规的LAN访问,以太网端口和英特尔PCI千兆网络适配器与iSCSI SAN相连。”

iSCSI的概念

2.磁盘管制

IP SAN 的另一优势在于为开发、测试和质保(QA)环境提供存储供应,在这些环境下对 FC 大量投资是很难得到批准的。

优点:传输带宽高,目前有1,2,4和8Gb/s四种标准,主流的是4和8Gb/s,性能稳定可靠,技术成熟,是关键应用领域和大规模存储网络的不二选择。

  iSCSI存储设备的冗余选项根据供应商和产品种类而定。iSCSI网关产品、智能存储交换机和基于服务器的iSCSI存储设备,都可以在群集配置中见到,所谓群集配置是指两套设备以双机互备援(active-active)模式或双机热备份(active-passive)模式运行。一些中端存储阵列产品支持iSCSI,如EMC公司的Clariion CX3-20和CX3-40产品,可以通过双控制器架构提供冗余。高端阵列——如EMC 公司的Symmetrix DMX系列产品——需要底盘,只是简单地添加多个iSCSI刃片就能实现冗余。

iSCSI,即Internet SCSI,是IETF制订的一项标准,用于将SCSI数据块映射为以太网数据包。从根本上说,它是一种基于IP Storage理论的新型存储技术,该技术将存储行业广泛应用的SCSI接口技术与IP网络技术相结合,可以在IP网络上构建SAN。简单地说,iSCSI就是在IP网络上运行SCSI协议的一种网络存储技术。iSCSI技术最初由Cisco和IBM两家开发,并且得到了广大IP存储技术爱好者的大力支持,这几年得到迅速的发展壮大。

主机的HBA 卡看到的存储上的存储资源就靠主要两个东西来定位,一个就是存储系统的控制器(Target),一个就是LUN ID,这个LUN是由存储的控制系统给定的,是存储系统的某部分存储资源。

IP SAN 解决方案在共享的存储资源方面也有好处,尤其是对于远程办公室的业务应用,充分体现出集中化存储的卓越性能和诸多好处。

缺点:成本极其高昂,需要光纤交换机和大量的光纤布线;维护及配置复杂,需要培训完全不同于LAN管理员的专业FC网络管理员。

  iSCSI集成选项

对于中小企业的存储网络来说,iSCSI是个非常好的选择。首先,从技术实现上来讲,iSCSI是基于IP协议的技术标准,它允许网络在TCP/IP协议上传输SCSI命令,实现SCSI和TCP/IP协议的连接,这样用户就可以通过TCP/IP网络来构建SAN,只需要不多的投资,就可以方便、快捷地对信息和数据进行交互式传输和管理。但是,在iSCSI出现之前,构建SAN的唯一技术是利用光纤通道,这要花费很大的建设成本,一般中小企业无法承担。其次,iSCSI技术解决了传输效率、存储容量、兼容性、开放性、安全性等方面的诸多问题,在使用性能上绝对不输给商业的存储系统或光纤存储网络。

我们有了独立的磁盘阵列用了之后,服务器只要看到存储的控制系统,就有可能使用磁盘阵列的磁盘资源,但是磁盘阵列不可能只为某一个服务器来使用,所以它必须管制主机使用某部分磁盘资源。

IP SAN 解决方案已经提供了从直联存储向网络存储转变的经济高效的迁移途径。在那些使用大量更小型服务器的大型企业的各地区和各部门的数据中心中体现得更清楚。通过迁移到网络存储,可解决与直联存储相关的数据管理难题,而 FC SAN 则造成大量成本,在有些情况下甚至超出了服务器的成本。这里已证明 IP SAN 是整合存储和集中管理数据方面激动人心的方法。

IP SAN

  将iSCSI集成到FC SAN中的方法多样、程度不一,取决于现有的存储环境和集成目的。一方面,存储架构师都有各自的目标,如贝勒学院的Layton希望通过iSCSI访问所有的FC存储。另一方面,存储管理员也有各自的目标,如Dharni完全实施iSCSI,不再使用FC SAN。另外,还可以同时运行FC 和iSCSI SAN,Spokane公立学校的Mount和伊利诺伊北伯克(Northbrook)Logs金融服务公司的数据系统管理员Dan Schneidemantle就采用这种方法。

iSCSI的优势主要表现为:首先,iSCSI沿用TCP/IP协议,而TCP/IP是在网络方面最通用、最成熟的协议,且IP网络的基础建设非常完善,同时,SCSI技术是被磁盘和磁带等设备广泛采用的存储标准,这两点使iSCSI的建设费用和维护成本非常低廉;其次,iSCSI支持一般的以太网交换机而不是特殊的光纤通道交换机,从而减少了异构网络带来的麻烦;还有,iSCSI是通过IP封包传输存储命令,因此可以在整个Internet上传输数据,没有距离的限制。

这个管制分为两个部分:

显而易见,IP SAN 在整合企业全球范围的 IT 基础架构中的数据资源方面将扮演举足轻重的角色。因此能够解决当今的数据管理人员所面临的种种最棘手难题。

由于FC SAN的高成本使得很多中小规模存储网络不能接受,一些人开始考虑构建基于以太网技术的存储网络。但是在SAN中,传输的指令是 SCSI的读写指令,不是IP数据包。iSCSI(互联网小型计算机系统接口)是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准。它是由Cisco和IBM两家发起的,并且得到了各大存储厂商的大力支持。iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议,使其能够在诸如高速千兆以太网上进行快速的数据存取备份操作。为了与之前基于光纤技术的FC SAN区分开来,这种技术被称为IP SAN。iSCSI继承了两大最传统技术:SCSI和TCP/IP协议。这为iSCSI的发展奠定了坚实的基础。

  在上述的最后一种情况中,设计时需要考虑的关键因素是iSCSI和FC SAN集成的程度。在多协议环境中,存储架构师往往部署iSCSI SAN,并使其与现有的FC架构同时运行,独立管理,以避免产生复杂的集成问题。EqualLogic 产品管理部主任Eric Schott 说:“我们的大多数客户独立运行iSCSI SAN和FC SAN。”“iSCSI LUN和FC LUN采用不同的安全模式,要将其匹配可不是件容易的事。”Schott补充道,“对许多存储架构师而言,就算集成好处再多,如果会增加系统复杂性也就不值得了。”

FC SAN与IP SAN

一部分就是LUN mapping,类似于绿色通道,就是保证服务器能看到某部分存储资源,

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基于iSCSI的存储系统只需要不多的投资便可实现SAN存储功能,甚至直接利用现有的TCP/IP网络。相对于以往的网络存储技术,它解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题,其优越的性能使其备受关注与青睐。 在实际工作时,是将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中,然后通过IP网络进行传输。

  对于由一个供应商提供的多协议存储阵列,可以统一管理iSCSI和FC SAN。EMC、HDS、HP和 Net-App等公司都提供多协议阵列,统一管理iSCSI和FC,在某些情况下还可以管理NAS。FalconStor软件公司、 NetApp公司和Sanrad 公司提供的iSCSI虚拟化产品也可以实现统一存储管理。存储管理员若要将iSCSI集成到现有的SAN中,需要考虑以下集成问题:

在iSCSI技术出现后,通过IP技术搭建的存储网络也应运而生,SAN技术也就出现了两种不同的实现方式,即FC SAN与IP SAN。简单来说,以光纤搭建的存储网络就是FC SAN.以iSCSI技术搭建的存储网络叫做IP SAN。

一部分就是LUN masking,类似于警戒线,就是保证服务器只可访问给它分配的存储资源,而没分配给服务器的资源,就不要染指了。

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IPSAN 优势:

  iSCSI网关

作为SAN的两种实现方式,FC SAN与IP SAN各有优劣,下面从几个方面分别阐述。

实现LUN masking和LUN mapping有三种方法:

成本低廉,购买的网线和交换机都是用以太网,甚至可以利用现有网络组建SAN;

  支持iSCSI的FC交换机和导向器

在数据传输方式上,FC SAN与IP SAN都采用块协议方式来完成。这是它们的相同点。

一个是基于存储控制系统来设置,

部署简单,管理难度低;

  智能存储交换机和网关

在传输速度上,就目前的传输速率而言,FC SAN(2Gbit/s)最快,iSCSI(lGbit/s)次之

一个是基于存储交换系统来设置, 比如常说的zoning。

万兆以太网的出现使得IP SAN在与FC SAN竞争时不再逊色于传输带宽;

  基于阵列的iSCSI集成方式

在传输距离上,FC SAN理论上可以达到100公里,而事实上,传输超过50公里后,就会出现瓶颈。而通过IP网络的iSCSI技术在理论上没有距离的限制,即iSCSI可以进行没有距离限制的数据传输。

一个是基于服务器OS来设置。

基于IP网络的天生优势使得IP SAN很容易实现异地存储、远程容灾等穿越WAN才能时间的技术;

  基于服务器的iSCSI集成方式

管理及维护成本上,架设FC SAN网络需要投入很多硬件成本,并且需要特定的工具软件进行操作管理,而IP SAN构建成本低廉,由于iSCSI是通过IP网络来传输数据和分配存储资源的,因此只要在现有的网络上进行管理和使用即可,这样就可以省下大笔的管理费用及培训成本。

3.volume

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  支持iSCSI的FC交换机

其实IP SAN也面临着一些不可回避的困扰:首先,基于IP SAN的网络存储还没有得到用户的充分肯定:其次,IP SAN存储需要专门的驱动和设备,幸运的是,一些传统的光纤适配器厂商都发布了iSCSI HBA设备,同时Inter也推出了专用的IP存储适配器,而Microsoft、HP、Novell、SUN、AIX、Linux也具有iSCSI Initiator软件,并且免费供用户使

LUN是对存储设备而言的,volume是对主机而言的。

  1. 直连方式存储 (Direct Attached Storage-DAS)

  iSCSI网关

用:还有,在安全方面,IP SAN虽然有一套规范的安全机制,但是尚未得到用户的认可。

怎么去理解呢?

存储设备是通过电缆(通常是SCSI接口电缆)直接到服务器。I/O请求直接发送到存储设备。这种方式是连接单独的或两台小型集群的服务器。

  iSCSI网关可以转换协议,将iSCSI协议转化为FC协议,反之亦然。通常,iSCSI网关至少具有两个FC端口,可以连接到终端FC存储设备;至少具有两个1Gb的以太网端口,和服务器进行IP连接。iSCSI网关把FC LUN作为iSCSI的存储设备,通过IP就可以访问FC存储,无需在服务器中设置FC HBA。常见的网关产品有:博科通讯公司的iSCSI网关、思科系统公司的MDS 9216i、Emulex公司的725/735 iSCSI存储路由器、以及QLogic公司的SANbox 6140智能存储路由器。

这些问题和困扰虽然会妨碍iSCSI的发展,但是相信在未来的网络存储世界里,IP SAN绝对金拥有一席之地。

选择存储设备上的多个硬盘形成一个RAID组,再在RAID组的基础上创建一个或多个LUN(一般创建一个LUN)。许多厂商的存储设备只支持一个RAID组上创一个LUN。此时LUN相对于存储设备是一个逻辑设备。

它的特点是初始费用可能比较低。可是这种连接方式下,对于多个服务器或多台PC的环境,每台PC或服务器单独拥有自己的存储磁盘,容量的再分配困难;对于整个环境下的存储系统管理,工作烦琐而重复,没有集中管理解决方案。所以整体的管理成本较高。

  在SAN中利用iSCSI网关产品实现存储需要两大步骤。首先,FC存储管理员为iSCSI网关提供LUN,然后在iSCSI网关限制iSCSI对FC LUN的访问,只有特定的IP地址、主机系统和存储设备、或者CHAP证书才能访问LUN。一旦完成这些设置,并且在iSCSI客户机上正确配置iSCSI存储设备,就可以在本地磁盘驱动器中看到指定存储。

iSCSI的组成

当网络中的主机连接到存储设备时,就可以识别到存储设备上逻辑设备LUN,此时LUN相对于主机来讲就是一个“物理硬盘”,与C盘D盘所在IDC或SCSI硬盘的性属是相同的。在该“物理硬盘”上创建一个或多个分区,再创建文件系统,才可以得到一个VOLUM。此时VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。

2.网络连接存储(Network Attached Storage - NAS)

  iSCSI网关的主要好处就是,可以十分容易、毫无故障地将其添加到现有的FC SAN中。iSCSI网关不需要FC网络改变架构,只需简单地配置iSCSI Initiator软件,服务器就能访问FC存储。但是,iSCSI网关价格较贵——一套iSCSI网关产品的市场价大约为10,000美元。Windows系统和Linux系统的FC HBA至少需要花费400美元,因此有必要分析成本与收益:只有当大量服务器采用iSCSI网关时,才比较合算。服务器数量较少时,可以在服务器中添加FC HBA,直接连到FC SAN,这样显得更合算。博科公司市场产品部主任Mario Blandini说:“你至少需要拥有100台服务器,才能看到iSCSI网关的性价优势。”

一个简单的iSCSI系统大致由以下部分组成:

从容量大小方面比较VOLUME,分区、LUN、RAID的关系如下:

NAS设备通常是集成了处理器和磁盘/磁盘柜,类似于文件服务器。连接到TCP/IP网络上(可以通过LAN或WAN),通过文件存取协议(例如NFS,CIFS等)存取数据。

  支持iSCSI的FC交换机

iSCSI Initiator或者iSCSI HBA

VOLUME = 分区 ≤ 主机设备管理器中的磁盘 = LUN ≤ RAID ≤ 存储设备中硬盘的总容量。

NAS将文件存取请求转换为内部I/O请求。这种方式是将存储设备连接到基于IP的网络中,不同于DAS和SAN,服务器通过“File I/O”方式发送文件存取请求到存储设备NAS。NAS上一般安装有自己的操作系统,它将File I/O转换成Block I/O,发送到内部磁盘。

  如果你运行高端FC交换机和导向器,你的供应商很有可能会竭力推荐iSCSI网关,这样你就不必独立部署网关产品。将iSCSI网关放入FC导向器中,你就拥有了独立的管理控制台,继承导向式交换机的所有冗余和性能优势。

iSCSI Target

上述只是针对一般情况,VOLUME也只是针对主机来讲。个别厂商对LUN和VOLUME定义与普通厂商的定义不同,甚至会起一些奇怪的名称,这些名称即使是存储行业的资深人士也不一定全明白。不过只要你能分清楚其实质就行。

NAS系统有较低的成本,易于实现文件共享。但由于它是采用文件请求的方式,相比块请求的设备性能差;并且NAS系统不适合于不采用文件系统进行存储管理的系统,如某些数据库。

  博科公司提供的SilkWorm 48000交换器就配备SilkWorm FC4-16IP iSCSI网关,交换器具有8个4Gb/sec的FC端口,8个1Gb的以太网端口,聚集的吞吐量达64Gb/sec。同理,思科公司供应IP存储服务模块(8个1Gb的以太网端口)和多协议服务模块(14个2Gb/sec的FC端口、2个1Gb的以太网端口),分别匹配MDS 9200 系列的多层网络交换机and MDS 9500系列的多层导向器。

以太网交换机

4. 多访问

3.存储区域网络(Storage Area Network - SAN)

  供应商将iSCSI协议载入FC交换机,提供独立的iSCSI网关产品不具备的特性。例如,思科的产品支持虚拟路由冗余协议(VRRP),存储架构师就能为以太网与iSCSI的连接配置可选路径,这时如果主要端口发生故障,以太网端口能继续传输iSCSI。思科的iSCSI服务器负载平衡(iSLB),使存储管理员可以利用一个iSCSI目标入口(target-portal)的IP地址,配置所有的服务器,将以太网端口的任务传输到交换机。交换机将以太网端口的内容传输到iSCSI客户机,这么做不仅可以简化存储管理,还可以设计冗余充分的iSCSI网络,只要允许iSLB通过VRRP自动重新分配无效端口即可。

一台或者多台服务器

服务器使用多个HBA连接到存储网络,存储网络又可能是由多个交换设备组成,而存储系统又可能有多个控制器和链路,LUN到服务器的存储网络链路又可能存在着多条不同的逻辑链路。那么,必然的,同一个physical LUN在服务器上必然被识别为多个设备。因为OS区别设备无非用的是总线、Target ID、LUN ID来,只要号码不同,就认为是不同的设备。

存储设备组成单独的网络,大多利用光纤连接,采用光纤通道协议(Fiber Channel,简称FC)。服务器和存储设备间可以任意连接,I/O请求也是直接发送到存储设备。

  智能存储交换机和网关

一个完整的iSCSI系统的拓扑结构如图7-1所示。

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光纤通道协议实际上解决了底层的传输协议,高层的协议仍然采用SCSI协议,所以光纤通道协议实际上可以看成是SCSI over FC。

  iSCSI网关受到协议转换的限制,而智能交换机和网关却能提供虚拟化、快照、复制、镜像等存储服务。换句话说,智能交换机和网关就类似于多协议存储阵列,只是它们他们没有附属存储设备。

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5.HBA

存储区域网络的优点如下:

  智能交换机和网关可以帮助存储架构师聚集现有存储,添加多协议支持(包括iSCSI),并且在单方管理协议下提供虚拟化、存储管理。NetApp的V系列网关是NetApp的存储控制台,没有附属存储设备,可以将iSCSI、FC和NAS连接到中央存储池。贝勒学院的Layton说:“我们用NetApp [FAS] 980c网关替代HDS FC SAN,使得SAN的iSCSI和NAS容量均有所增长。”

图7-1  完整的iSCSI系统拓扑结构

HBA,即主机总线适配器英文“Host Bus Adapter”缩写。

服务器和存储设备之间更远的距离(光纤通道网络:10公里相比较DAS的SCSI:25米);

  Sanrad公司的iSCSI V-Switch交换机能连接末端的SCSI、FC、iSCSI阵列,同时能将iSCSI连接到前端服务器。与NetApp的V系列网关相似,V-Switch存储服务平台也支持虚拟化、监管、镜像、快照和复制功能。Spokane 公立学校的Mount说:“Sanrad公司的iSCSI V-Switch交换机不仅能以iSCSI方式连接到Xiotech公司的FC阵列,也使我们能够统一管理FC存储和SCSI附属SATA存储。”

在图7-1中,iSCSI服务器用来安装iSCSI驱动程序,即安装iSCSI Initiator;Storage Router可以是以太网交换机或者路由器;iSCSI存储设备可以是iSCSI磁盘阵列,也可以是具有存储功能的PC服务器。下面详细介绍一下iSCSI Initiator与iSCSI Target的含义。

是一个在服务器和存储装置间提供输入/输出(I/O)处理和物理连接的电路板或集成电路适配器。

高可靠性及高性能;

  但是这种方法也有缺点。LeftHand网络公司解决方案市场部经理Pete Caviness说:“交换机中如果没有附属存储设备,虚拟化就会变得很贵,因为你需要为交换机付款,需要获取存储。”

1、iSCSI Initiator

因为HBA减轻了主处理器在数据存储和检索任务的负担,它能够提高服务器的性能。一个HBA和与之相连的磁盘子系统有时一起被称作一个磁盘通道。

多个服务器和存储设备之间可以任意连接

  基于阵列的iSCSI集成方式

iSCSI Initiator是一个安装在计算机上的软件或硬件设备,它负责与iSCSI存储设备进行通信。

1.lun

集中的存储设备替代多个独立的存储设备,支持存储容量共享;

  EMC、HDS、HP、NetApp等大型存储阵列供应商都声称自己的阵列最适用于iSCSI和FC的集成。一些公司根据供应商调整基础架构,多协议阵列,能够统一管理iSCSI和FC,因此非常吸引这些公司的注意力。EMC公司存储产品市场部高级管理员Peter Lavache认为:“EMC公司的Navisphere管理套件能从监管、设置、复制等方面对iSCSI和FC实现透明管理。”

iSCSI服务器与iSCSI存储设备之间的连接方式有两种:

LUN的全称是Logical Unit Number,也就是逻辑单元号,其主要作用是为了给相连的服务器分配逻辑单元号(LUN)。磁盘阵列上的硬盘组成RAID组后,通常连接磁盘阵列的服务器并不能直接访问RAID组,而是要再划分为逻辑单元才能分配给服务器。这是因为SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的,一般为8个或者16个,我们可以用Target ID(也有称为SCSI ID的)来描述这些设备,设备只要一加入系统,就有一个代号,在区别设备的时候,只要说几号几号就可以了。而实际上需要用来描述的对象,是远远超过该数字的,于是引进了LUN的概念,也就是说LUN ID的作用就是扩充了Target ID。每个Target下都可以有多个LUN Device,通常简称LUN Device为LUN,这样就可以说每个设备的描述就由原来的Target x变成Target x LUN y了。LUN就是我们为了使用和描述更多设备及对象而引进的一个方法而已,一点也没什么特别的地方。

通过相应的软件使得SAN上的存储设备表现为一个整体,因此有很高的扩展性;

  采用多协议阵列,就不必部署iSCSI架桥和网关,主机可以通过iSCSI直接与存储阵列相连。但是这些供应商出售的FC阵列并非全都支持iSCSI,是否支持iSCSI主要取决于阵列的种类和年代。NetApp公司支持iSCSI已有时日, 2003年开始,NetApp公司的所有产品都支持iSCSI。目前,所有的NetApp存储盒默认状态下都支持iSCSI。其它供应商采取的措施相对谨慎。EMC公司的高端产品Symmetrix一开始就支持iSCSI,但是直到不久前,EMC公司才开始提供支持iSCSI的终端产品——Clariion CX3-20和CX3-40阵列。同样,惠普公司的高端产品StorageWorks XP阵列一直支持iSCSI,但是知道2006年才推出支持iSCSI的终端产品

第一种是基于软件的方式,即iSCSI Initiator软件。在iSCSI服务器上安装Initiator后,Initiator软件可以将以太网卡虚拟为iSCSI卡,进而接受和发送iSCSI数据报文,从而实现主机和iSCSI存储设备之间的iSCSI协议和TCP/IP协议传输功能。这种方式只需以太网卡和以太网交换机,无需其他设备,因此成本是最低的。但是iSCSI报文和TCP/IP报文转换需要消耗iSCSI服务器的一部分CPU资源,只有在低I/O和低带宽性能要求的应用环境中才能使用这种方式。

LUN ID不等于某个设备,只是个号码而已,不代表任何实体属性,在我们的实际环境里,我们碰到的LUN可能是磁盘空间,可能是磁带机,或者是media changer等等。

可以通过软件集中管理和控制SAN上的存储设备,提供数据共享

  StorageWorks EVA阵列

第二种是硬件iSCSI HBA (Host Bus Adapter)卡方式,即iSCSI Initiator硬件。这种方式需要先购买iSCSI HBA卡,然后将其安装在iSCSI服务器上,从而实现iSCSI服务器与交换机之间、iSCSI服务器与存储设备之间的高效数据传输。与第一种方式相比,硬件iSCSIHBA卡方式不需要消耗iSCSI服务器的CPU资源,同时硬件设备是专用的,所以基于硬件的iSCSI Initiator可以提供更好的数据传输和存储性能。但是,iSCSI HBA卡的价格比较昂贵,因此用户要在性能和成本之间进行权衡。

LUN的神秘之处(相对于一些新手来说)在于,它很多时候不是什么可见的实体,而是一些虚拟的对象。比如一个阵列柜,主机那边看作是一个Target Device,那为了某些特殊需要,我们要将磁盘阵列柜的磁盘空间划分成若干个小的单元给主机来用,于是就产生了一些什么逻辑驱动器的说法,也就是比Target Device级别更低的逻辑对象,我们习惯于把这些更小的磁盘资源称之为LUN0、LUN1、LUN2…什么的。而操作系统的机制使然,操作系统识别的最小存储对象级别就是LUN Device,这是一个逻辑对象,所以很多时候被称为Logical Device。服务器识别到的最小的存储资源,就是LUN级别的。主机的HBA 卡看到的存储上的存储资源就靠主要两个东西来定位,一个就是存储系统的控制器(Target),一个就是LUN ID,这个LUN是由存储的控制系统给定的,是存储系统的某部分存储资源。一旦服务器与LUN连接上,就可以通过当前的网络接口将数据传输到磁盘阵列上。

由于SAN通常是基于光纤通道的解决方案,需要专用的光纤通道交换机和管理软件,以SAN的初始费用比DAS和NAS高。

  目前,微软公司的Windows Storage Server 2003 R2也支持iSCSI。FalconStor公司在IPStor平台中添加FC,在一个存储盒中支持iSCSI、FC和 NAS。IPStor与智能存储交换机类似,拥有存储虚拟化、快照、镜像和复制等先进的存储功能。

iSCSI Initiator软件一般都是免费的,Centos和RHEL对iSCSI Initiator的支持都非常不错,现在的Linux发行版本都默认自带了iSCSI Initiator。

2.volume

4.IP-SAN

  IPStor与Sanrad公司的iSCSI V-Switch交换机也极为相似,不过有一处差别:IPStor软件几乎可以在所有的配置环境下、在任意服务器平台中运行。Logs金融服务公司的Schneidemantle说:“我们之所以选择FalconStor公司的IPStor,是因为IPStor非常灵活,这样,我们就能集成现有的HP MSA1000 FC阵列和FalconStor SATA存储,而这一切都通过IPStor加以管理。”他在主数据中心,配置一级、二级数据中心以及IPStor群集中心,二级数据中心可以通过iSCSI将数据复制到IPStor群集中心。

2、iSCSI Target

LUN是对存储设备而言的,volume是对主机而言的。

如果SAN是基于TCP/IP的网络,实现IP-SAN网络。这种方式是将服务器和存储设备通过专用的网络连接起来,服务器通过“Block

  基于服务器的iSCSI集成技术最大的好处在于,能够很灵活地提供大量集成需求。缺点是,运行标准服务器的软件很容易产生问题,就如Schneidemantle所发现的那样。他说:“我们调整了双机互备援(active-active)模式的IPStor群集故障转移,将其改变为手动转移电力故障,这样两台机器不会产生群集节点。”

一个可以用于存储数据的iSCSI磁盘阵列或者具有iSCSI功能的设备都可以被称为“iSCSI Target”,因为大多数操作系统都可以利用一些软件将系统转变为一个“iSCSI Target”。本章重点讲述如何构建一个PC构架的iSCSI存储系统。所谓PC构架就是选择一个普通的、性能优良的、可支持多块磁盘的PC(一般为PC服务器),再选择一款相对成熟稳定的iSCSI Target软件,将iSCSI Target软件安装在PC服务器上,使普通的PC服务器转变成一台iSCSI存储设备,并通过PC服务器的以太网卡对外提供iSCSI数据传输服务。

怎么去理解呢?选择存储设备上的多个硬盘形成一个RAID组,再在RAID组的基础上创建一个或多个LUN(一般创建一个LUN)。许多厂商的存储设备只支持一个RAID组上创一个LUN。此时LUN相对于存储设备是一个逻辑设备。当网络中的主机连接到存储设备时,就可以识别到存储设备上逻辑设备LUN,此时LUN相对于主机来讲就是一个“物理硬盘”,与C盘D盘所在IDC或SCSI硬盘的性属是相同的。在该“物理硬盘”上创建一个或多个分区,再创建文件系统,才可以得到一个VOLUME。此时VOLUME相对于主机是一个逻辑设备。

I/O”发送数据存取请求到存储设备。

  10GbE有望实现

目前大多数iSCSI Target软件都是收费的,例如DataCorcSoftware的SANmelody,FalconStorSoftware的iSCSI Server for Windows等,这些都是Windows平台支持的。不过,也有一些Linux平台的开源iSCSI Target软件,例如iSCSI Enterprise Target,后面的内容会重点介绍这个软件。

从容量大小方面比较VOLUME,分区、LUN、RAID的关系如下:

最常用的是iSCSI技术,就是把SCSI命令包在TCP/IP 包中传输,即为SCSI over TCP/IP。

  10GbE以太网的价格有望下降,成为iSCSI网络有力负担的选择方式。届时,存储架构师也可以采用iSCSI部署高端应用程序,而过去人们一直采用FC存储部署这些程序。IDC研究副主席Robert Grey说:“现有的应用程序仍将采用FC,但是越来越多的新型应用程序将会选择iSCSI。”

利用iSCSI Target软件,可以将服务器的存储空间分配给客户机使用,客户机可以像使用本地硬盘一样使用iSCSI磁盘,包括对其进行分区、格式化及读写等。而且每个客户端都可以向iSCSI磁盘写数据,互不干扰,并且不会破坏存储到服务器中的数据。同时,iSCSITarget软件对用户权限控制非常灵活,支持配置文件。

VOLUME = 分区 ≤ 主机设备管理器中的磁盘 = LUN ≤ RAID ≤ 存储设备中硬盘的总容量。

IP-SAN的优势在于:

和FC SAN有五种常见的方法,各有优缺,适应环境也各不相同。 不久前,中小公司开始部署iSCSI,以前他们都采用直连式存储;大公...

我们知道,iSCSI是使用TCP/IP协议进行通信的,因此,将iSCSI两端连接起来,仅仅需要一个以太网络就可以了。由此可知,iSCSI的存储性能和这个以太网络有直接关系,所以最好在iSCSI网络中使用千兆以太网交换机,劣质的网络设备会严重影响存储系统的性能,也就是说,要为每个服务器配备高质量的千兆以太网交换机,并提供两个连接。对于iSCSI Target,应该为每个独立阵列中的两个独立端口配备交换机,最后将交换机连接起来,采用这种配置方式,即使两个交换机中的一个出现了故障,整个iSCSI存储系统仍然能够正常工作,这保证了存储系统的不间断运行。

上述只是针对一般情况,VOLUME也只是针对主机来讲。个别厂商对LUN和VOLUME定义与普通厂商的定义不同,甚至会起一些奇怪的名称,这些名称即使是存储行业的资深人士也不一定全明白。不过只要你能分清楚其实质就行。

利用无所不在的以太网络,一定程度上保护了现有投资。

iSCSI的工作原理

3.HBA

IP存储超越了地理距离的限制,适合于对关键数据的远程备份。

要理解iSCSI的工作原理,就必须知道iSCSI的层次结构。根据OSI模型,iSCSI的协议自顶向下一共可以分为三层,如图7-2所示。

HBA,即主机总线适配器英文“Host Bus Adapter”缩写。是一个在服务器和存储装置间提供输入/输出(I/O)处理和物理连接的电路板或集成电路适配器。因为HBA减轻了主处理器在数据存储和检索任务的负担,它能够提高服务器的性能。一个HBA和与之相连的磁盘子系统有时一起被称作一个磁盘通道。

IP网络技术成熟,不存在互操作性问题

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a、总线适配器是个什么东西呢?

IP存储减少了配置、维护、管理的复杂度。

图7-2  iSCSI的协议结构

我们首先要了解一下主机的结构,一台计算机内部多半由两条总线串起来(当然实际情况会有不同,这里只讨论常见的,简单的情况),一条总线叫系统总线,一条叫I/O总线。系统总线上接了CPU,Memory,cache什么的,I/O总线上接的就是外围设备,现如今最常见的就是PCI总线了。这两条总线之间用桥接的芯片或者说电路连接起来。举个形象的例子,就好比一个城市里,有两条主干道,一条属于行政区,一条属于商业区,中间有个环岛,将两条主干道连接到了一起,系统总线就好比行政区里的主干道,而I/O总线就好比商业区的主干道。系统总线和I/O总线的带宽的单位都是以Gbyte来记,但是显而易见的是,行政区的主干道和商业区的主干道相比的话,前者肯定更“核心”,更宽,更顺畅,设计的要求也高。我们知道,在向公仆部门要求服务的时候,是要有一些接口的部门和程序的,而桥接芯片的作用就是连接和协调两条总线的工作的。

IP网络已经被IT业界广泛认可-网络管理软件和服务产品可供使用

下面对每个分层进行简单介绍。

虽然I/O总线的速度和系统总线的带宽相比要低很多,但是好歹也是以G来计量的,而我们知道外围设备的速度,往往只有几百兆,甚至几十k而已,怎么协调工作呢?好比卖煎饼果子摊子不能直接戳到城市主干道上,怎么办?好办,在主干道边上开个2000平米的小吃城,把摊子都收进去好了。那么主机总线适配器的作用也就是这个,我们就是要把外设组织起来,连接到I/O总线上去!HBA就是指Host和I/O BUS直接的一个适配器,也好比一个水管工常说的“双通”。

千兆网的广泛使用大大提高了IP网络的性能

SCSI层:根据客户端发出的请求建立SCSI CDB(命令描述块),并传给iSCSI层。同时接收来自iSCSI层的CDB,并向应用返回数据。

b、常见的HBA有哪些呢?

万兆网络技术的发展,使IP存储在性能上可以超越FC存储

iSCSI层:对SCSI CDB进行封装,以便能够在基于TCP/IP协议的网络上进行传输,完成SCSI到TCP/IP的协议映射。这一层是iSCSI协议的核心层。本章也主要针对这一层的配置和管理进行介绍。

比如显卡,网卡,scsi卡,1394卡等等。我要拿出来说的就是FCHBA和ATA&IDE。我们通常说的什么Emulex的LP9002,什么Qlogic的QLA2340都是FCHBA卡,就是将Fibre Channel的设备和IO总线连接起来的适配器ATA也是一种适配器技术,我们PC主板上的ATA接口,就是一个磁盘适配器的对外接口,要强调的就是,ATA说的是适配器技术,IDE是说得存储外设技术,比如我们可以说IDE硬盘,IDE光驱,说ATA接口,但是说IDE接口,ATA硬盘就不时那么合适了,虽然很多情况下,大家都习惯把他们混在一起说。

总结:

TCP/IP层:对IP报文进行路由和转发,并且提供端到端的透明可靠的传输。

描述HBA的时候,有几个主要的规范要说一下

性能上:FC性能最好,单端口可以达到2Gbps的带宽;NAS性能最差,即使采用千兆网络,通常只能30-40MBps;单千兆iSCSI可以达到60-70MBps;万兆网络下,单万兆口的速度可以超过500MBps。

iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送、接收数据块存储数据的规则和方式。先发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中,然后通过IP网络转发,接收端收到TCP/IP包之后,将其还原为SCSI命令和数据并执行,执行完成后,将返回的SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中,之后再传回发送端。这样就完成了数据传输的整个过程。

> 一个承上,就是说,HBA和IOBUS怎么连,我们经常说的PCI接口卡,就是指这个HBA卡是要插在PCI BUS上的PCI slot上的,但是现在的计算机上,不仅仅只有PCI总线而已,大家碰到的时候留意。

扩展性上:FC和iSCSI采用SAN的架构,扩展性最好,在存储网络中,易于增加用户或增加存储模块。

iSCSI的整个数据传输过程在用户看来是完全透明的,用户使用远端的存储设备就像使用本地的硬盘设备一样。不过,这只是理论状态,实际上iSCSI的数据传输速率并不能完全达到本地硬盘的数据传输速率,但差别并不明显。而且这种网络存储模式还有一个优点是安全性高,这对于数据集中存储的iSCSI来说显然非常重要。

>一个启下,就是说HBA要和外设怎么连,这样的规范就很多了。

应用成本上:FC的应用成本最高,需要配套的昂贵的光纤交换机(8端口光纤交换机大约3-4万元);每个服务器需要配光纤通道卡(光纤通道卡5000-1万元);以及采用光纤介质;相比之下,iSCSI只需要普通的以太网交换机(8端口千兆交换机1000元);服务器本身带有千兆网口,即使增加一个网卡也就是500元,采用普通的超五类线就可以,价格可以忽略不计;

>再说HBA本身,比如带宽,比如运行机制(protocol等),独立处理能力等等

市场定位:FC占据高端,iSCSI处于中高端,NAS和DAS处于低端

Tips:有时候我们看到的一块卡,看到的实际是一个物理的卡,有的时候实际上是多个Adapter,好比一家机构,挂多个牌子,有的时候,一块卡有两条通道,好比一家公司,有两套人马。

4.DAS

DAS(Direct Attached Storage—直接连接存储),是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到服务器上。

直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等),数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机(库),数据备份通常占用服务器主机资源20-30%,因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行,以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大,备份和恢复的时间就越长,对服务器硬件的依赖性和影响就越大。

直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接,带宽为10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等,随着服务器CPU的处理能力越来越强,存储硬盘空间越来越大,阵列的硬盘数量越来越多,SCSI通道将会成为IO瓶颈;服务器主机SCSI ID资源有限,能够建立的SCSI通道连接有限。

无论直连式存储还是服务器主机的扩展,从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster),或存储阵列容量的扩展,都会造成业务系统的停机,从而给企业带来经济损失,对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统,这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展,只能由原设备厂商提供,往往受原设备厂商限制。

5.NAS

NAS(Network Attached Storage—网络附加存储),即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网),连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法,它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。需要共享文件的工程小组就是典型的例子。

NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题,即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同,NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外,还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。

随着IP网络技术的发展,网络接入存储(NAS)技术发生质的飞跃。早期80年代末到90年代初的10Mbps带宽,网络接入存储作为文件服务器存储,性能受带宽影响;后来快速以太网(100Mbps)、VLAN虚网、Trunk(Ethernet Channel) 以太网通道的出现,网络接入存储的读写性能得到改善;1998年千兆以太网(1000Mbps)的出现和投入商用,为网络接入存储(NAS)带来质的变化和市场广泛认可。由于网络接入存储采用TCP/IP网络进行数据交换,TCP/IP是IT业界的标准协议,不同厂商的产品(服务器、交换机、NAS存储)只要满足协议标准就能够实现互连互通,无兼容性的要求;并且2002年万兆以太网(10000Mbps)的出现和投入商用,存储网络带宽将大大提高NAS存储的性能。NAS需求旺盛已经成为事实。首先NAS几乎继承了磁盘列阵的所有优点,可以将设备通过标准的网络拓扑结构连接,摆脱了服务器和异构化构架的桎梏;其次,在企业数据量飞速膨胀中,SAN、大型磁带库、磁盘柜等产品虽然都是很好的存储解决方案,但他们那高贵的身份和复杂的操作是资金和技术实力有限的中小企业无论如何也不能接受的。NAS正是满足这种需求的产品,在解决足够的存储和扩展空间的同时,还提供极高的性价比。因此,无论是从适用性还是TCO的角度来说,NAS自然成为多数企业,尤其是大中小企业的最佳选择。

6.SAN

SAN(存储区域网络)采用光纤通道(Fibre Channel ,简称FC)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准(但各个厂商的光纤交换技术不完全相同,其服务器和SAN存储有兼容性的要求)。SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。

分析比较编辑

针对I/O是整个网络系统效率低下的瓶颈问题,专家们提出了许多种解决办法。其中抓住症结并经过实践检验为最有效的办法是:将数据从通用的应用服务器中分离出来以简化存储管理。

问题:

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由上图可知原来存在的问题:每个新的应用服务器都要有它自己的存储器。这样造成数据处理复杂,随着应用服务器的不断增加,网络系统效率会急剧下降。

解决办法:

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从上可看出:将存储器从应用服务器中分离出来,进行集中管理。这就是所说的存储网络(Storage Networks)。

使用存储网络的好处:

统一性:形散神不散,在逻辑上是完全一体的。

实现数据集中管理,因为它们才是企业真正的命脉。

容易扩充,即收缩性很强。

具有容错功能,整个网络无单点故障。

专家们针对这一办法又采取了两种不同的实现手段,即NAS(Network Attached Storage)网络接入存储和SAN(Storage Area Networks)存储区域网络。

NAS:用户通过TCP/IP协议访问数据,采用业界标准文件共享协议如:NFS、HTTP、CIFS实现共享。

SAN:通过专用光纤通道交换机访问数据,采用SCSI、FC-AL接口。

什么是NAS和SAN的根本不同点?

NAS和SAN最本质的不同就是文件管理系统在哪里。如图:

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由上图可以看出,SAN结构中,文件管理系统(FS)还是分别在每一个应用服务器上;而NAS则是每个应用服务器通过网络共享协议(如:NFS、CIFS)使用同一个文件管理系统。换句话说:NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己的文件系统管理。

NAS是将目光集中在应用、用户和文件以及它们共享的数据上。SAN是将目光集中在磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构。将来从桌面系统到数据集中管理到存储设备的全面解决方案将是NAS加SAN。

7.iSCSI

iSCSI技术最重要的贡献在于其对传统技术的继承和发展上:其一,SCSI(Small Computer Systems Interface,小型计算机系统接口)技术是被磁盘、磁带等设备广泛采用的存储标准,从1986年诞生起到现在仍然保持着良好的发展势头;其二,沿用TCP/IP协议,TCP/IP在网络方面是最通用、最成熟的协议,且IP网络的基础建设非常完善。这两点为iSCSI的无限扩展提供了夯实的基础。

iSCSI协议定义了在TCP/IP网络发送、接收block(数据块)级的存储数据的规则和方法。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中再通过网络转发,接收端收到TCP/IP包之后,将其还原为SCSI命令和数据并执行,完成之后将返回的SCSI命令和数据再封装到TCP/IP包中再传送回发送端。而整个过程在用户看来,使用远端的存储设备就象访问本地的SCSI设备一样简单。支持iSCSI技术的服务器和存储设备能够直接连接到现有的IP交换机和路由器上,因此iSCSI技术具有易于安装、成本低廉、不受地理限制、良好的互操作性、管理方便等优势。早在2001年上半年,IBM就推出了IP

Storage 200i,是市场上公认的第一款基于iSCSI协议的产品,这款产品的出现,对于身处信息爆炸时代却无法承担光纤通道SAN环境高成本的中小型用户来说,具有巨大的吸引力

8.基于iSCSI技术的IP SAN应用

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图一 基于iSCSI技术的IP SAN

图一为比较简单的IP SAN结构图。例子中使用千兆以太网交换机搭建网络环境,由iSCSI initiator如文件服务器、iSCSI target如磁盘阵列及磁带库组成。在这里引入两个概念:initiator和target。Initiator即典型的主机系统,发出读、写数据请求;target即磁盘阵列之类的存储资源,响应客户端的请求。这两个概念也就是上文提到的发送端及接受端。图中使用iSCSI HBA(Host Bus Adapter,主机总线适配卡)连接服务器和交换机,iSCSI HBA包括网卡的功能,还需要支持OSI网络协议堆栈以实现协议转换的功能。在IP SAN中还可以将基于iSCSI技术的磁带库直接连接到交换机上,通过存储管理软件实现简单、快速的数据备份。

由图一可以看出,基于iSCSI技术,利用现有的IP网络搭建IP SAN是极其简单的,且无须对现有IT员工进行培训即可掌握存储网络的管理。可能有用户会有疑问:基于1Gb的IP网络搭建IP SAN,性能到底如何?据某iSCSI技术开发人员说,数据传输速率在110-120MB/s左右,如果是全双工模式的交换机,可以达到200MB/s左右,相比光纤通道190MB/s(全双工360MB/s)的传输速率还是有差距,但光纤通道的高成本也是众所周知的。而在实际应用中,80-90MB/s的数据传输速率还是能够满足要求,因此iSCSI技术的应用环境提供了更好的性价比,从而会从传统SAN中分得一杯羹。

IP SAN FAQ - 鹤之淇水 - CSDN博客 

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WWN、WWNN和WWPN - 鹤之淇水 - CSDN博客 

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