第三章-存储网络技术与应用.ppt

第三章存储网络技术与应用 DAS SAN NAS 学习完本章节后 您将能够 熟悉存储系统基本构成和各组件功能熟悉FC SAN和IP SAN关键技术和基础知识熟悉NAS系统基本结构和相关概念熟悉多路径技术和主机连接相关基础技术和应用掌握存储系统与网络技术 具备典型存储网络规划与部署的技术能力 目标 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 存储遇到的问题 在存储网络出现之前 存储遇到的问题 硬盘成为整个系统的性能瓶颈有限的硬盘槽位 难以满足大容量需求单个硬盘存放数据 数据可靠性难以保证存储空间利用率低本地存储 数据分散 难以共享可扩展性不够总线结构 而非网络结构可连接的设备受到限制 增加容量时 需停机 传统内置存储 存储网络出现与发展 存储网络形态 存储网络几种常见类型DAS DirectAttachedStorage NAS NetworkAttachedStorage SAN StorageAreaNetwork 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 存储系统基本组成 存储软件存储管理软件 ISM 快照 镜像软件备份软件 存储硬件外置存储系统磁盘阵列NAS磁带库虚拟磁带库存储连接设备FCHBA卡FC交换机以太网交换机连接线缆 存储方案备份 容灾 SCSI协议与存储系统 SCSI协议是主机与磁盘通信的基本协议SCSI SmallComputerSystemInterface 小型计算机系统接口 是一种为小型机研制的接口技术 用于主机与外部设备之间的连接 SCSI协议的常见类型 SCSI的控制器接口和电缆 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 FC SAN典型组网 FC SAN典型组网方式有以下几种 应用服务器 光纤卡 存储设备 应用服务器 应用服务器 应用服务器 应用服务器 光纤交换机 光纤交换机 光纤交换机 存储设备 存储设备 直连 单交换 双交换 FC SAN的组件 服务器 FCHBA接口卡 存储设备 LAN 用户A 用户B 服务器 FCHBA接口卡 存储设备 光纤通道光纤网络 FC拓扑结构与应用 点对点 只能连接2个设备 直接连接 交换式Fabric 最多支持1千6百万个设备 光纤通道交换机 ArbitratedLoop 仲裁环 最多支持127个设备 光纤集线器 普及 FC协议简介 FC 0 物理层 定制了不同介质 传输距离 信号机制标准 也定义了光纤和铜线接口以及电缆指标 FC 1 定义编码和解码的标准 FC 2 定义了帧 流控制 和服务质量等 FC 3 定义了常用服务 如数据加密和压缩 FC协议 FC 4 协议映射层 定义了光纤通道和上层应用之间的接口 上层应用比如 串行SCSI协议 HBA的驱动提供了FC 4的接口函数 FC 4支持多协议 如 FCP SCSI FC IP FC VI FC与SCSI协议 FC与SCSI协议的关系FC通道并不是SCSI的替代 FC可以通过构建帧来传输SCSI的指令 数据和状态信息单元 SCSI是位于光纤通道协议栈FC4的上层协议 SCSI是FC协议的子集 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 IP SAN典型组网 IP SAN典型的组网方式有以下几种 应用服务器 以太网卡 存储设备 应用服务器 应用服务器 应用服务器 以太网交换机 存储设备 存储设备 直连 单交换 双交换 以太网交换机 应用服务器 以太网交换机 IP SAN的组件 服务器 iSCSIHBA卡 iSCSI存储设备 LAN 用户A 用户B 服务器 以太网卡 iSCSI存储设备 以太网卡 以太网卡 iSCSI连接方式 硬件TOE网卡 initiator软件方式 以太网卡 Initiator软件方式 iSCSIHBA卡实现方式 IP SAN根据主机与存储的连接方式不同 可以分为三种 iSCSI协议 SCSI应用 文件系统 数据库 SCSI块指令 SCSI流指令 其他SCSI指令 SCSI指令 数据和状态 iSCSI TCP IP 物理层 以太网 iSCSI协议栈 iSCSI InternetSCSI 把SCSI命令和块状数据封装在TCP中在IP网络中传输 基本出发点是利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN 发起端与目标端 发起端 Initiator SCSI层负责生成CDB 命令描述符块 将CDB传给iSCSIiSCSI层负责生成iSCSIPDU 协议数据单元 并通过IP网络将PDU发给target目标器 Target iSCSI层收到PDU 将CDB传给SCSI层SCSI层负责解释CDB的意义 必要时发送响应 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 FC SAN与IP SAN比较 FC SAN与IP SAN在产品上的融合 如磁盘阵列上控制器上即包含FC端口 又包含iSCSI口 能同时满足FC SAN的组网需求 也能满足IP SAN的组网需求 这是不完全的融合 S5000T FC SAN与IP SAN解决方案的融合 校园网服务器 用户群 Secoway防火墙 FC交换机 FC交换机 IP交换机 LAN IP连接 FC连接 OceanStorN8000 IP交换机 应用服务器群 FC SAN与IP SAN融合 协议融合 目前FC与TCP IP协议的真正融合主要有两种趋势 TCP IP网络承载FC信道iFCPFCIPFCOE以FC信道承载TCP IP数据IPFC从现有的情况来看 以太网技术和FC技术都在飞速发展 IP SAN和FC SAN会在很长的一段时间内都将是并存且互为补充的 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 NAS的产生与发展 非结构化数据的需求共享的需求成本的需求扩展性的需求支持协议的需求支持业务类型的需求 随机高并发小IO Linux Unix用户 Windows用户 文件服务器 应用服务器 NAS存储设备 TCP IP网络 NFS协议 CIFS协议 NAS的硬件结构 处理器 内存 网络接口 磁盘阵列接口 FC PCI总线 NAS控制器 存储子系统 NAS设备 客户机 客户机 100 1000 10000Mb s NAS文件传输协议 CIFS或NFS协议 NAS设备 TCP IP微内核操作系统 CIFS或NFS协议 CIFS或NFS协议 NAS与SAN比较 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 多路径的可靠性 没有多路径软件会有以下问题存在的 混淆 操作系统看到几倍真实数量的磁盘没有冗余 没有多路径切换软件 操作系统将不知道何时它该使用多余的路径危险 多路径导致操作系统认为看到的多份磁盘是独立的 这将导致数据毁坏或IO错误 左图中没有使用多路径 右图为使用多路径后 LUN 虚拟LUN 多路径驱动 磁盘驱动 多路径failover技术 A控制器 LUN2 LUN1 HBA1 HBA2 LUN3 LUN3 B控制器 存储设备 Failover功能 Failover功能当主路径出现故障后自动将业务路径切换到备用路径上 避免了因单点故障而造成的业务中断 物理路径 I O路径 多路径failback技术 Failback功能当主路径的故障解除或修复后自动的将I O传输路径从从路径切换回主路径上 A控制器 LUN2 LUN1 HBA1 HBA2 LUN3 LUN3 B控制器 存储设备 Failback功能 物理路径 I O路径 目录 存储网络的产生与发展存储系统技术FC SAN技术IP SAN技术FC SAN与IP SAN融合NAS技术主机多路径技术FC交换机 HBA卡 光纤 FC交换机相关概念 光纤通道交换机 它使用光纤网络路由直接连接的方式 发起者和目标设备可以通过光纤通道交换机中的路由软件建立直接的连接以独享光纤的所有带宽 与以太网交换机相比 一个用于构建光纤网络 一个用于构建以太网络 光纤交换机中使用的是FC协议 以太网交换机使用的是TCP IP协议 光纤通道交换机 FC交换机端口 节点 N Port F Port F Port E Port E Port FL Port 节点 N Port FC交换机2 FC交换机 节点 NL Port 节点 NL Port G Port FL Port FL Port FL Port FC集线器 GBIC封装 FC交换机模块 常见的纤连接器 常见的光模块 SFP封装 SFP封装 光纤基础知识 纤芯core 折射率较高 用来传送光 包层coating 折射率较低 与纤芯一起形成全反射条件 保护套jacket 强度大 能承受较大冲击 保护光纤 光纤结构示意图 光纤实物图 常见的光纤连接介质 HBA卡基础知识1 HBA HostBusAdapter 主机总线适配器 就是连接主机I O总线和计算机内存系统的I O适配器 HBA分为FCHBA SCSIHBA SASHBA iSCSIHBA等 用途 用于服务器 海量存储子网络 外设间通过集线器 交换机和点对点连接进行双向 串行数据通讯 各类HBA卡 HBA卡基础知识2 WWNN WorldWideNodeName 全球惟一节点名字 由光纤通道进行映射的分配给每一个上层节点一个全球惟一的64位标识符 一个HBA上的所有端口共享一个WWNN 在计算机处理中 一个WWNN被分配给一个接入到光纤网中的节点 一个端点 如 一个设备 WWNN可以被一个或者多个不同的端口 每个端口拥有不同的WWPN 并且属于同一个节点 共同使用 WWPN WorldWidePortName 全球惟一端口名字 分配给每一个光纤通道端口的全球惟一的64位标示符 每个WWPN被该端口独享 WWPN在存储区域网络中的应用就等同于MAC地址在以太网协议中的应用 链接 输入 输出 P2PFC ALFC SW WWPN WWNN FC网络 FC相关概念区分 FC HBA卡 FC交换机 FC线缆 FC硬盘 FC端口 FC端口 思考题 IP SAN与FC SAN的区别 SAN网络的基本组件 每种组件的功能 NAS与SAN的区别 多路径作用和功能 光纤交换机端口模式有哪些 在哪些场景下是什么模式 SCSI FC iSCSI协议有什么异同 WWNN和WWPN