网络存储技术概述

1、网络存储技术概述网络存储技术概述 网络存储概述 IP SAN存储技术基础 IP SAN基本组网介绍 重要厂商产品介绍 主要内容主要内容 引言 网络存储行业应用 存储体系架构 网络存储技术趋势 网络存储概述网络存储概述 引言引言 “以计算为中心以计算为中心”向向“以数据为中心以数据为中心”发生转变发生转变 数据存储、管理方式从以服务器为中心向以网络数据存储、管理方式从以服务器为中心向以网络 为中心发生转变，为中心发生转变，“数据持续时间增加数据持续时间增加” 积累的数据越来越多，呈现积累的数据越来越多，呈现“爆炸性的增长爆炸性的增长 ” 多样化、孤立、分散、难以管理的海量数据是多样化、孤立、分散

2、、难以管理的海量数据是 “应用的巨大障碍应用的巨大障碍” 关键业务的数据丢失对企业带来关键业务的数据丢失对企业带来“毁灭性打击毁灭性打击” 业务连续性、数据共享、数据备份恢复、信息生业务连续性、数据共享、数据备份恢复、信息生 命周期管理等需求推动存储技术巨大发展命周期管理等需求推动存储技术巨大发展 网络存储行业应用网络存储行业应用 l 对数据安全性安全性要求很高的企业 典型行业: 电信、金融和证券 典型业务: 计费 l 对数据存储性能存储性能要求高的企业 典型行业: 电视台、交通部门和测绘部门 典型业务: 音频/视频、石油测绘和地理信息系统等 l 在系统级方面具有很强的容量容量(动态动态)可扩

3、展性和灵活性可扩展性和灵活性的企业 典型行业: 各中大型企业 典型业务: ERP系统、CRM系统和决策支持系统 l 具有超大型海量存储海量存储特性的企业 典型行业: 图书馆、博物馆、税务和石油 典型业务: 资料中心和历史资料库 DAS ： Direct Attached Storage，直接连接存储直接连接存储 （以服务器为中心） NAS ： Network Attached Storage，网络附加存储网络附加存储 （以数据为中心） SAN ： Storage Area Network，存储区域网络存储区域网络 （以网络为中心） 存储体系架构存储体系架构 存储体系架构存储体系架构-DAS 概

4、念：概念：通过IDE、SCSI以及光纤 （FC）接口或线缆与服务器直接相 连，以服务器为中心。 优点：优点： 磁盘与服务器分离，便于统一管理 缺点：缺点： 1.每个服务器都需要独立的存储设备 2.连接距离短，连接数量有限 3.数据分散，共享、管理困难 4.存储资源利用率低，单位成本高 5.扩展性差 ,新增服务器需单独配置 存储设备 Direct Attached Storage（DAS） （以服务器为中心） 存储体系架构存储体系架构-NAS Network Attached Storage（NAS） 概念：概念：使用一个专用存储服务器与 网络直接相连，通过NFS或CIFS对 外提供文件级访问服

5、务。 优点：优点： 1.基于NFS、CIFS文件级共享存取， 支持HTTP和FTP 2.存储设备功能上独立于网络中的 主服务器，不占用服务器资源 3.扩展较容易，广泛支持操作系统 及应用，安装简单方便 4.即插即用 缺点：缺点： 1.相比SAN架构，存取速度慢 2.访问需要经过文件系统格式转换， 不适合Block级应用 3.数据备份及恢复占用网络带宽 （以数据为中心） 存储体系架构存储体系架构-SAN Storage Area Network （SAN） （以网络为中心） 概念：概念：将存储系统、服务器和客户端 都通过网络相互连接的架构。 优点：优点： 1.设备整合，多台服务器可以通过存 储网

6、络同时访问后端存储系统 2.数据集中，易管理 3.高扩展性，存储硬件功能的发挥不 受LAN的影响 4.高可用性，复制、备份、恢复数据 和安全的管理，容错能力强 5.适用于存储量大的Block级应用 缺点：缺点： 1.系统的安装和升级方面效率不高 2.相比NAS成本较高 存储体系架构存储体系架构-SAN FC SAN IP SAN FC SAN 兼容性差兼容性差 成本高昂成本高昂 扩展能力差扩展能力差 异构化严重异构化严重 光纤网络和光纤协议光纤网络和光纤协议 IP SAN 以太网和以太网和iscsi协议协议 FC Storage IP Storage FC SwitchLAN Switch S

7、AN-提高企业信息的可用性提高企业信息的可用性 存储区域网络存储区域网络(SAN) NT NT UNIX 80% 直接连接存储直接连接存储(DAS) 50%50%50% NTUNIXNT NTUNIXNT “让我们的存储设备发挥更大作用让我们的存储设备发挥更大作用” 需超过需超过50%的备用空间的备用空间 存储容量不易扩展存储容量不易扩展 管理成本管理成本5至至6倍于购买成本倍于购买成本 仅需仅需20%的备用空间，有效减少备的备用空间，有效减少备 用空间用空间 可立即按需提供存储容量可立即按需提供存储容量 整和整和UNIX与与NT存储增长需求存储增长需求 SAN-提高企业信息的可用性提高企业信

8、息的可用性 存储区域网络存储区域网络(SAN) 直接连接存储直接连接存储 (DAS) 信息的可用能力保障业务的正常运行信息的可用能力保障业务的正常运行 NTUNIX LANLAN NTUNIX备份服务器备份服务器 备份服务器备份服务器 备份传输堵塞企业局域网备份传输堵塞企业局域网 备份备份/恢复时间冗长恢复时间冗长 在备份在备份/恢复期间，服务需要中断恢复期间，服务需要中断 与基于网络或直接连接式的备份，与基于网络或直接连接式的备份， SAN可令备份操作更快完成可令备份操作更快完成 企业应用程序可更快速恢复服务企业应用程序可更快速恢复服务 缩短意外服务中断时间，尽快恢缩短意外服务中断时间，尽快

9、恢 复遗失或损坏的数据复遗失或损坏的数据 提高企业生产力提高企业生产力 SAN-提高对应用系统的保护提高对应用系统的保护 存储区域网络存储区域网络 (SAN) 直接连接存储直接连接存储 (DAS) 降低高可用关键业务应用的构建成本降低高可用关键业务应用的构建成本 PSPSPS PPPS 三台重要应用软件服务器需要三台三台重要应用软件服务器需要三台 备用服务器备用服务器 1:1故障切换，成本高昂故障切换，成本高昂 基于基于SAN群集提供高可用解决方群集提供高可用解决方 案，明显降低成本案，明显降低成本 一台备用服务器可支持多台工作一台备用服务器可支持多台工作 服务器服务器 N:1切换切换 减少维

10、护开支减少维护开支 存储体系架构的融合存储体系架构的融合 Data Center 1 Gbps Ethernet IP Connectivity 1/2 Gbps FC Ultra 320 SCSI IP SAN IP SAN 和和 FC SAN 融合解决方案融合解决方案 FC SAN IP SAN Extension 网络存储技术趋势网络存储技术趋势 第一代 DAS 连接方式：服务器直连 第二代 FC SAN 连接方式：FC网络 第三代 IP SAN 连接方式：IP网络 经历经历FC的痛苦，业界再次选择了的痛苦，业界再次选择了IP！ 1986SCSI协议协议1997FC协议协议 2003iS

11、CSI协议协议 标准化是存储发展的方向！标准化是存储发展的方向！ 网络存储技术趋势网络存储技术趋势 SAN和和NAS的比较的比较 体系架构发展主线：体系架构发展主线： DASDAS-SAN(SAN(各厂家兼容性差)-OpenSAN()-OpenSAN(各厂家互为兼容)-)- SoIP(iSCSI/FCIP/IFCP/IP/Ethernet)SoIP(iSCSI/FCIP/IFCP/IP/Ethernet) 我司目前专攻我司目前专攻IP SAN IP SAN 解决方案解决方案 RAID技术 SCSI技术 iSCSI技术 IP SAN存储技术及协议标准 RAID级别级别 RAID技术经过不断的发展

12、，现在已拥有了从技术经过不断的发展，现在已拥有了从 RAID 0 到到 5等等6种明确标准级别的种明确标准级别的RAID 级别。级别。 另外，其他还有另外，其他还有6、7、10（RAID 1与与RAID 0的的 组合）、组合）、01（RAID 0与与RAID 1的组合）、的组合）、30 （RAID 与与RAID 0的组合）、的组合）、50（RAID 0与与 RAID 5的组合）等的组合）等。 RAID0称为条带（称为条带（stripe），将数据分成一定的大小顺序的写道阵列），将数据分成一定的大小顺序的写道阵列 的磁盘里，的磁盘里，RAID0可以并行的执行读写操作，可以充分利用总线的带可以并行的

13、执行读写操作，可以充分利用总线的带 宽，理论上讲，一个由宽，理论上讲，一个由N个磁盘组成的个磁盘组成的RAID0系统，它的读写性能将系统，它的读写性能将 是单个磁盘读取性能的是单个磁盘读取性能的N倍。倍。 RAID1称为镜像（称为镜像（mirror），它将数据完全一致的分别写到工作），它将数据完全一致的分别写到工作 磁盘和镜像磁盘，因此它的磁盘空间利用率为磁盘和镜像磁盘，因此它的磁盘空间利用率为50，在数据写入时时，在数据写入时时 间会有影响，但是读的时候没有任何影响，间会有影响，但是读的时候没有任何影响，RAID1提供了最佳的数据提供了最佳的数据 保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁

14、盘读取数据，不会保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据，不会 影响用户工作。影响用户工作。 RAID2称为纠错海明码磁盘阵列，阵列中序号为称为纠错海明码磁盘阵列，阵列中序号为2N的磁盘的磁盘 （第（第1、2、4、6）作为校验盘，其余的磁盘用于存放数据，磁盘）作为校验盘，其余的磁盘用于存放数据，磁盘 数目越多，校验盘所占比率越少。数目越多，校验盘所占比率越少。RAID2在大数据存储额情况下性能在大数据存储额情况下性能 很高，很高，RAID2的实际应用很少。的实际应用很少。 RAID3 采用一个硬盘作为校验盘，其余磁盘作为数据盘，数据采用一个硬盘作为校验盘，其余磁盘作为数据盘，数据

15、 按位或字节的方式交叉的存取到各个数据盘中。不同磁盘上同一带按位或字节的方式交叉的存取到各个数据盘中。不同磁盘上同一带 区的数据做异或校验，并把校验值写入到校验盘中。区的数据做异或校验，并把校验值写入到校验盘中。RAID3系统在系统在 完整的情况下读取时没有任何性能上的影响，读性能与完整的情况下读取时没有任何性能上的影响，读性能与RAID0一致，一致， 却提供了数据容错能力。却提供了数据容错能力。 RAID4与与RAID3基本一致基本一致，RAID4按照块的方式存放数据，所按照块的方式存放数据，所 以在写操作时只涉及两块磁盘，数据盘和校验盘，提高了系统的以在写操作时只涉及两块磁盘，数据盘和校验

16、盘，提高了系统的IO性性 能。但面对随机的分散的写操作，单一的校验盘往往成为性能瓶颈。能。但面对随机的分散的写操作，单一的校验盘往往成为性能瓶颈。 RAID5与与RAID3的机制相似，但是数据校验的信息被均匀的分散的机制相似，但是数据校验的信息被均匀的分散 到的阵列的各个磁盘上，这样就不存在并发写操作时的校验盘性能瓶到的阵列的各个磁盘上，这样就不存在并发写操作时的校验盘性能瓶 颈。阵列的磁盘上既有数据，也有数据校验信息，数据块和对应的校颈。阵列的磁盘上既有数据，也有数据校验信息，数据块和对应的校 验信息会存储于不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据验信息会存储于不同的磁盘上，当一个数据

17、盘损坏时，系统可以根据 同一带区的其他数据块和对应的校验信息来重构损坏的数据。同一带区的其他数据块和对应的校验信息来重构损坏的数据。 24 SCSI概述概述 lSCSI：Small Computer System Interface 小型计算机系统接口小型计算机系统接口 lSCSI是客户端是客户端-服务器架构服务器架构 在SCSI术语里，客户端叫initiator，服务器叫target Initiator通过SCSI通道通道向target发送请求，target通过SCSI通道向initiator发送响应 SCSI通道连接的是SCSI Port，SCSI initiator port和SCSI

18、target port Initiator至少必须包括一个SCSI Port，和一个能发起请求的客户端 Target也需要包括一个SCSI Port ，以及任务分发器和逻辑单元， target initiator 客户端 SCSI port SCSI通道 SCSI port 任务分发器 逻辑单元 任务管理器 服务器 iSCSI概述概述 l由由IBM，CISIO，HP发起；发起；2000-2为为IETF草案，草案，2004-4作为正式的作为正式的IETF 标准标准 现在的iSCSI协议对应SAM2，而最新的SAM是SAM4，SAM5 l用用TCP/IP作为作为SAN的基础设施的基础设施 iSCS

19、I构建在TCP之上，不是IP；是面向连接的，不是无连接的。 （一个iSCSI命令可能分在几个IP报文中） liSCSI的主要功能是在的主要功能是在TCP/IP上封装，并可靠的传输上封装，并可靠的传输SCSI命令及数据命令及数据 IP SAN典型组网图典型组网图 27 IP SAN典型组网图典型组网图 SnapShot Agent LAN IP SAN交换机交换机 QPM 磁带库磁带库 IV5100 ORACLE T3 T2 T1 PQM IX1000 TimeMark 远程复制远程复制 持续数据保护持续数据保护 T-3 T-2 T-1 PQ 备用服务器备用服务器 IX1000 备份存储系统备份

20、存储系统 主流主流iSCSI产品定位产品定位 高端高端iSCSI产品（企业级）产品（企业级） u大型组织一级应用 u价格昂贵 u高可靠性 u高可用性 u高性能 u大容量 EMC NS700G EMC NS704G EMC NS700 EMC CNS EMC Symmetrix NetApp FAS940 NetApp FAS940c NetApp FAS960 NetApp FAS960c NetApp FAS980 NetApp FAS980c Intransa IP7000 Intransa IP3000 Intransa IP5000 NetApp FAS270c NetApp FAS9

21、20 NetApp FAS920c EqualLogic PS100E EMC NS500 EMC NS500G EMC CX300i EMC CX500i u大型组织二级应用 u中型组织主要业务 u高可靠性 u良好的性能 u大容量 中端中端iSCSI产品产品 低端低端iSCSI产品（产品（SMB） u中小企业应用系统 u较低的价格 u跨地区分布 u有限的技术维护能力 u良好的可靠性 u较低的性能要求 EMC CLARiiON AX100i EMC NS500S HP NAS500s HP NAS1200s HP NAS1500s HP NAS2000s IBM DS300S / DS300 Left Hand NSM 150 Left Hand NSM 200 NetApp FAS250 NetApp FAS270 Adaptec Snap 4200 Adaptec Snap 4500 Adaptec iSA1500 Adaptec Snap 15000 Adaptec Snap 18000 Adaptec Snap 14