网络存储：明天属于SAN

cxt11

近年来，随着Internet和Intranet技术的广泛应用，交易的信息量以令人难以置信的速度迅速增长。而且，电子商务、电子邮件也对数据在可用性、可靠性、可扩展性等方面提出了更加严格的要求。SAN的出现和发展正好构成了对Internet技术的有效支撑。当然，除了Internet技术以外，在大型数据仓库的应用、大型CAD设计系统、图形处理系统、在线事务处理系统、宽带多媒体系统、电信综合业务系统中，SAN技术都是人们翘首期盼的突破。
网络存储：明天属于SAN  
作者：朗登科技有限公司技术总监 颜军

发表：2002.05.14

来源：中国计算机用户——赛迪网[color="#990000"][color="#990000"]不断发展的SAN
　　SAN（存储区域网）是指独立于服务器网络系统之外几乎拥有无限存储容量的高速存储网络。这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体，以FC+SCSI的应用协议作为存储访问协议，将存储子系统网络化，实现真正的高速共享存储。SAN技术的发展，长期以来基于100MB/s的技术(自1994年光通道协议制定以来)，FC技术在性能上比起SCSI、iSCSI、NAS技术等多种存储技术，具有一定的优势。近一段时间，SCSI技术也在寻求着自身的发展，在速度方面有了一定的提高。但从总体上讲，SAN在性能、网络化、容灾等诸多方面仍然具有综合优势。
[color="#990000"]SAN的三个发展阶段
　　1、多主机的磁盘共享，即存储池共享
　　这一阶段，多服务器通过SAN实现了真正意义上的计算机系统和存储设备之间的相互连接(任何节点到任何节点的连接特性)，存储系统与主机系统均形成无限的双向扩展能力。SAN在1999年已基本实现了这一阶段的目标。如1999年第一个在国内实现的SAN体系—21CN电子邮箱系统就是一个明显的标志。
　　2、服务器之间的文件系统共享以及存储设备的多服务器平台连接
　　应用数据的共享归根到底要实现文件系统的并行操作，这实际上是目前大多数操作系统中文件系统的瓶颈。相当多的SAN设备提供商已经成功地实现将存储设备与多种服务器同时跨接，使用户的应用系统变得更加灵活和结构合理。在国内外，越来越多的用户正在享受数据资源真正共享所带来的巨大财富。
　　3、SAN的最终目标：异构(不同平台)服务器之间的文件系统共享以及多种存储设备的开放式共存
　　这也是SAN的精髓。实际上，只有真正开放的存储网络才是计算机产业发展的潮流。正像SCSI技术和Ethernet技术的发展所走过的道路，SAN最终将实现不同主机和不同存储设备的真正意义的资源共享。无疑，企业的管理者将是这一目标的最大受益者，企业将充分享受科学技术带来的巨大收益。存储系统将有机地融为一体，存储空间将变得十分广阔，充分体现信息对企业的价值。
　　2Gb宽带SAN技术
　　随着宽带网络的兴起，应用系统也进行了一场内容革命，大量的内容服务（如音频、视频应用）被越来越多的应用。由此，对于系统后端的存储系统也提出了新的挑战，比如能否在I/O通道上承受更多的数据流，能否并发I/O访问，能否支持更大规模的访问和科学计算。
　　2001年以来，众多厂商纷纷集中于开发新的存储技术，最为直接的就是FC通道速率的提高，200MB/s（2Gb）技术由此诞生。实际上，2Gb技术直接指向10Gb的终极目标。
[color="#990000"]开放是目标
　　虽然SAN战略已经为企业的合理的存储构架提供了可行性解决，并且可以为企业带来可观的经济效益，但仍然有一部分管理者认为：SAN缺乏灵活和开放的互用能力，因此在使用SAN方案上比较犹豫。根据INFORMATION 周刊提供的统计，在调查的600家IT经理中，96%认为他们计划建立存储网络，但当他们需要前进一步时，他们犹豫了，许多人在等待着完整的解决方案，或者选择传统或权宜的方式来解决。
　　过去几年中，存储设备厂商和光纤设备(主机适配卡，交换机，FC集线器)已经在互用性上取得了进展，这一概念在SAN中相当重要，它意味着不同的操作系统可以通过不同品牌的光纤交换机连接到不同的磁盘子系统。SAN联盟的一些成员建立了互用性测试实验室，在这一方面正在取得突破。很多SAN设备已经可以同时连接到多种操作系统，然而，在存储设备自身的互用上，却不是那么顺利。存储系统的厂商们并没有提出确切的日期，使他们提供的方案可以与其它厂家的存储设备共同使用。
　　SNIA与一些承认开放性标准的厂商正在制订互用标准，与此同时，互用性仍然成为人们有关开放性和封闭性的争论焦点。对于一些用户来说：虽然单一厂家的完整解决方案还是有吸引力的，但是他们仍然希望与其它厂家的技术和设备实现互连。而且如果用户追求理想的性能价格比，当某一厂家无法在所有产品上提供最佳时，人们就希望选择多个厂家的设备。目前在开放性和专用性的态度上，确实存在着两种厂家的不同做法：一种态度是全力实现开放性，最终实现SAN系统的互连，而另一种论调则是专用系统可以运行的更好。
　　无论如何，对SAN的需求与日俱增。电子商务的巨大需求，数据分析所依托的海量存储，不经过主机的数据直接快速备份，这一切使得SAN的发展不可逆转。人们无需总在等待它的开放标准出台，实际上，当我们在计划海量数据的可管理性和可行性方案时，我们会发现，SAN会比传统的SCSI结构费用低的多。例如在E-mail系统中，如果使用了SAN的设计，人们可以集中和直接管理大量的存储设备，而无需在分布的服务器上建立多个存储设备。同时，人们也可以将多个应用服务器形成集群，提供系统整体的冗余。这一切，几乎无需多少的管理员就可以轻易做到。系统在扩容时，使用SAN将显示巨大优势：系统在线就可以加入新的存储设备，无需停机。
　　企业的管理者们总是希望开放性标准的实现。人们预计，随着SAN的发展，所有的厂家都会去掉对互用性上所持的不同立场，因为具有互用性的开放系统实际上是最佳的选择：具有更持久的生命力，获得最佳的服务。
　　我们回顾SCSI技术的发展历程，早期也是具有互用性的问题存在，SAN的发展正在走着相似的道路。可以说，信息体现着企业的价值，SAN体现着信息的价值。我们有理由相信，两年之内，SAN将会占据存储市场的大部分份额。
[color="#990000"]SAN技术的行业应用
　　随着SAN技术的逐渐成熟，以及对SAN的认识逐步深入，国内SAN的应用也越来越多。下面我们将向读者介绍四个行业的存储需求状况以及知名厂商的解决方案。
　　1. 节省资源——惠普的解决方案
　　行业：电信业
　　需求分析：目前电信客户服务及计费管理系统大都采用UNIX主机系统处理各地区日常计费、营业、结算、帐务和客户服务业务，为保证向上百万用户提供高效率的服务，其业务数据将与银行业务和管理部门保持实时交换。
　　电信业的存储需求包括：
　　安全性。电信企业的营业及计费是典型的关键业务，是不能停止的，更不能出现数据的丢失、错误，要求绝对保障数据的安全性；
　　灵活性。系统应能够及时支持灵活的市场营销策略，体现电信企业在竞争方面的优势；
　　高效性。系统应能支持大容量的用户计费，因为当用户数达到相当的数量时，计费系统对存储系统产生的访问压力是非常大的；
　　兼容性。信息存储系统应该能够同时对多种主机平台、业务系统提供存储服务，并且保证服务的安全性；
　　扩展性。计费系统建设必须考虑系统的扩容、平滑升级，包括：硬件平台的平滑扩容、软件的平滑升级，升级的同时将考虑尽量减少对前台营业、后台计费等工作的影响。利用存储系统的管理功能可以连续不间断地实现应用系统的扩容，并且这种扩容即使在进行主机平台的升级的过程中依然可以保证业务的不间断。
　　惠普公司针对客户实际环境提出了SAN解决方案。凭借其在存储和服务器环境上丰富的专业知识和技术，以及其广泛的存储产品，惠普构架了易于实现、能充分满足用户需求的基于SAN的无忧备份方案，该方案可以让用户将过分负载的应用服务器和局域网从存储管理任务中解放出来。在系统架构中包括惠普XP512高端磁盘阵列系统和HP SureStore 6/60企业级磁带库系统。
　　这个方案的特点在于：它避免了网络备份和直接连接备份的很多负面影响。网络备份模式的主要缺陷是网络带宽经常会成为系统容量和性能的瓶颈，而且通过主局域网进行备份往往也会给网络性能带来负面影响。而直接连接备份模式虽然提供了高性能的磁带存储，但磁带库中所能有的磁带驱动器的数目是有限的，这就限制了所能备份的服务器的数量。而且因为每个磁带驱动器是专门配属给某一个服务器的，当那个服务器不使用其专用磁带驱动器时，其他服务器也不能使用，这也造成了大量的资源浪费。
　　在SAN备份模式中，磁带驱动器和磁带库通过一个高速光纤通道网络连到各个主机。每个主机可以看到一个似乎是其专用的磁带启动器。安装在每个主机上的备份软件管理着对磁带驱动器的访问，将来自多个主机的备份任务按顺序放入可用的磁带驱动器池。惠普的SAN备份解决方案充分结合了网络备份模式共享磁带启动器和磁带库以及直接连接模式高速访问的优点。
　　惠普的SAN备份解决方案适用于有大量的数据备份需求、对数据的可用性和完整性要求较高的企业，特别是银行、电信和其他大型企业用户。
　　核心产品
　　惠普公司的XP512磁盘阵列系统的主要特点是可靠性高，工作稳定，存取速度快，扩展能力强大，可以拥有海量的存储，而结构紧凑让它更省空间，开放的平台使它成为异构环境应用的理想选择。XP512可以在一刻不停机的情况下，从4个磁盘驱动器扩展到512个磁盘驱动器。它能跨越多个大型主机和混合的UNIX、HP MPE、多厂商的Windows NT、Windows 2000以及其它开放系统的平台，快速、方便和安全地向用户提供对数据进行访问的能力，为存储设备的整合、OLTP、数据仓库、企业备份与恢复以及灾难恢复提供了一种强大的多平台解决方案。而且，XP512可以利用其独特的自运行软件功能实现实时的容灾和备份。
　　HP Surestore Tape Library 6/60采用了LTO技术，只需要投入较少的管理资源就可实现灵活的存储。与众不同的存储特性使6/60可以轻松地满足处理海量存储的要求，确保了投资回报。
　　2 给用户竞争优势——Sun的解决方案
　　行业：制造业（高性能计算领域）
　　需求分析：高性能计算（HPC）和技术计算性能的效能大小，取决于数据获得、处理和分发的速度，而在传统的HPC系统中因为每一个计算平台都带有独立的存储系统，使这一速度受到了限制。而且，这种存储系统还是昂贵的、资源冗余的，管理和扩展都很困难。
　　这类用户需要能够克服高性能计算中分离式存储系统和有限的数据共享的困难，可以提供集中式数据共享和易于访问的存储器系统，从而使用户可以更自由地、成本低廉和高效地完成他们的计算任务。
　　Sun的iForceSM高性能计算储域网（HPC SAN）是针对高性能计算和技术计算环境的专用高速存储网络，它能在异构计算平台上进行有效、高速的数据存储与访问。采用该HPC SAN解决方案，客户可以用更低廉的成本获得产品与解决方案的迅速开发，获得更高的效能。
　　Sun HPC SAN系统以单一的有效系统代替传统系统，它允许在多个计算平台上同时进行数据的存储和访问。因此，用户可省去购买冗余硬件的费用，还能更快速、有效地处理和共享数据，来创建新的产品和解决方案。此外，这一新系统还对数据、文件系统和存储器实现单点管理，大大简化了系统的管理和扩展。
　　借助于Sun Fire 6800服务器系统的支持，在高数据速率的典型HPC环境下，Sun HPC SAN系统显示的带宽效率超过了90％。就是说，在计算平台间输入/输出带宽为2.4 Gb/秒的配置下，这一SAN系统中的数据传输速度实际上超过了2.2 Gb/秒。很少有一个系统能保持这样高的带宽却需要这样少的处理器系统。基于该HPC SAN解决方案提高了数据的传输速度，从医学研究到多媒体等多种行业的客户都能处理大量数据，满足技术计算的需求，从而获得市场竞争的优势。
　　核心产品
　　Sun StorEdge 3900系列存储器针对高性能计算（HPC）和决策支持系统（DSS）等群集式应用和集中式应用环境设计。它提供HPC级的SAN应用，利用Sun StorEdge QFS软件可使吞吐量超过2GB/秒。
　　Sun StorEdge QFS和SAM-FS软件提供先进的缩放性能，同时可在SAN环境下提供完整的文件共享功能。与传统的日志文件系统相比，它们能够提供更好、更快的恢复功能，且这些功能更为可靠，CPU的利用率更高，管理费用也更低。
　　Sun StorEdge可用性套件具有实时复制和远程镜像能力，使中断的危险减到最少，灾难恢复可更快完成。Sun StorEdge资源管理套件软件的容量报表、数据库报表、全局报表、文件报表等为客户提供了存储管理能力，且使存储器管理达到最佳水平（其中包括投资回报管理和存储策略管理）。
　3. 软硬结合——EMC的解决方案
　　行业：证券业
　　需求分析：证券行业有其特殊性：网络信息点多，交易时网上在线用户数量众多。如果系统发生停机，将给营业部造成巨大的损失，更会影响股民对证券交易所的信心。因此，可靠性对于证券行业来说至关重要。随着业务量的不断增加，证券业对信息越来越重视，配备高性能的存储设备将成为趋势。
　　根据证券业的数据特点，适用于该系统的数据存储方案必须具备以下几个特点：
　　1、容量大，而且这种容量不仅现在能够满足证券业对数据存储和备份的需求，同时也必须能够满足该系统日后的发展。
　　2、该系统必须做到可靠、稳定。证券业的数据属于关键业务领域数据，必须能够具备极高的数据可用性、准确性与完整性。
　　3、该系统必须具备极高的可管理性。数据备份与存储的目的是能够满足客户系统对于数据的使用需求，无法管理的数据即使存储在系统中，也不可能真正发挥作用。
　　针对证券业的需求，EMC公司的Symmetrix企业智能存储系统为金融系统的数据提供了全面、可靠和具备高可管理性的存储与备份方案。通过使用EMC的信息存储产品和软件，证券机构能够对庞大的数据信息进行安全的保护和更快速、便捷的存取，以适应不断增长的数据交易环境，从而为客户提供满意高效的服务。Symmetrix系列产品集成了EMC业界领先的企业信息存储技术，具有极高的性能，可极大提高联机事务处理和其它高响应需求应用程序的运行速度，为业务提供最大的信息可用性，在提供集中式、共享式企业信息存储方面处于领先水平。
　　Symmetrix系统数据传输速度高，容量大，其容量能够支持高达TB级的高端数据存储，可满足金融系统等高数据量应用系统对于存储容量的巨大需求。此外，Symmetrix系统提供的数据存储方案，可将整个系统的信息集中管理，既便于终端用户的集中处理，又便于网络集中维护和管理。
　　基于EMC的Symmetrix磁盘阵列产品，EMC提供了功能强大的软件。借助于EMC Control Center软件，系统管理人员可以通过简单直观的图形界面来管理数据系统信息、监控各部件，并实时调整系统的工作状态。ECC是EMC存储系统的控制中心管理软件，该软件以图形化的直观方式展示服务器文件、主机逻辑卷、卷组和数据库表空间等应用层对象同Symmetrix存储系统的逻辑卷、物理卷，以及服务器连接Symmetrix系统的IO通道之间的多层次应对关系。ECC加速了故障诊断进程，提升了管理水平和效率。
　　证券业不仅仅只需要一个简便、可靠的数据存储系统，它们在数据的安全性方面更有特殊的要求。因为灾难的发生往往是无法预料的。一旦发生，均会导致数据中心的运作停止，这将带来巨大的损失。EMC提供的同步远程数据镜像软件（SRDF）能在两个独立的存储系统之间提供实时同步镜像，因此当一个数据中心出现故障时，另一个能迅速代替。
　　核心产品
　　Symmetrix容量可配置为72GB至3456GB，Cache可配置为1GB至16GB，支持各种工业标准接口如光纤通道、Ultra SCSI和FWD SCSI通道，最多可支持32条通道（或16条光纤通道），每条通道支持并发的峰值传输，从而提供了最佳的连接性和性能。Symmetrix支持以通道方式与多台服务器并发连接，提供了最大的信息吞吐量。Symmetrix可帮助用户管理支持关键性OLTP应用程序、数据库和数据仓库的急剧变化的IT环境。Symmetrix企业存储系统完全满足了证券数据中心所要求的提供高效、稳固的数据存储与处理基础平台的需求，同时Symmetrix还提供了对多种异构处理器（如HP、IBM、SUN等）系统及业务的协同支持，为银行业务的多元化发展奠定了坚实的基础。
　　4. 全能“鲨鱼”——IBM的解决方案
　　行业：银行业
　　需求分析：银行数据大集中使得银行对信息系统的需求与过去有了很大的不同：集中后网点数量激增；集中后零售业务数量也立刻增加。业务数据的增加使得存储系统的容量明显不够，数据量增加之后，磁盘的批处理的时间随之加长，大大影响了工作效率和客户服务质量。银行数据集中之后带来的又一个新问题是，所有的业务风险都集中在数据中心，给IT管理人员带来了极大的压力，为了规避风险，银行必须采取安全、高效的数据保护措施，使业务处理能够与客户需求同步。
　　以往，数据整合从技术上实现有很高的难度。以银行为代表的大型金融企业中的存储设备大多是分散而不规整的，因而数据整合的工作十分困难并且成本高昂，因为数据整合需要超大的容量和飞快的速度，同时还需要完成各个平台之间的数据迁移，并且进行统一控制与管理。
　　支持多应用
　　IBM的企业级存储服务器（ESS，又称shark，鲨鱼）能够满足银行数据大集中的要求。“鲨鱼”受到广泛青睐的原因在于它对商业应用的良好支持。因为对于包括金融行业在内的很多非IT行业来说，技术细节往往并不是最重要的，应用才是第一位。通过简单的管理方式就可以支持商业应用是“鲨鱼”的制胜法宝。它可以支持许多重要应用，象ERP、CRM、BI等等，这些正是一个多平台的企业IT架构的核心。
　　灵活方便的管理是“鲨鱼”的另一个优势，“鲨鱼”中配置的IBM StorWatch企业存储服务器专家是一个集成式的管理工具、可以帮助存储管理员集中监控和管理“鲨鱼”。用户可以用通用浏览器软件通过安全的网络连接从单位、家里或路上访问这个管理工具，从而提高了管理存储资产的控制和灵活性。
　　技术作保障
　　银行每天的交易量非常巨大，为了防止结算错误，一般在一天的工作结束之后，都要对需处理的数据提前备份，称为批前备份。利用“鲨鱼”的Flash Copy（闪存拷贝）中的逻辑拷贝功能，银行实现了批前备份与数据处理同时进行。ESS的Flash Copy提供一个“时间点”的拷贝服务功能，从源卷到目标卷快速地复制数据。逻辑拷贝通常可以在数秒时间内完成，然后就释放源卷，进行正常工作。而物理拷贝操作在后台进行。当物理拷贝进行过程中，拷贝和被拷贝数据都能被客户应用使用。
　　远程同步备份技术（PPRC，Peer to Peer Remote Copy）是以存储为基础的、实时的、与应用无关的数据远程镜像功能。PPRC容易实现，是无数据丢失且具有完全恢复功能的灾难恢复解决方案。PPRC基于IBM企业存储服务器，通过光纤通道，以逻辑卷为基本单位，将本地ESS上的数据同步镜像到远端ESS上。该功能可以实现两台存储服务器实时、连续同步，当一台“鲨鱼”出现故障时，另一台“鲨鱼”可以立即启动，并从断点处接过所有工作。
　　核心产品
　　“鲨鱼”建立在IBM先进的海景企业级存储体系结构上，同时附带有很多智能存储管理工具及软件，拥有Peer to Peer远程拷贝（PPRC）、瞬时拷贝（FlashCopy）等领先的设计，将存储管理软件和智能化存储子系统相融合，达到更便捷，更高效的存储能力。“鲨鱼”的容量超过11TB，磁盘转速达到10，000RPM，顺序读写速度接近200MB/秒，支持UNIX、NT、Windows2000、Novell NetWare、AIX 和OS/390等多种操作系统，连接几乎所有平台的本地光纤通道，支持存储区域网络（SAN），从根本上解决了复杂的数据整合问题。

　　作者简介　　颜军，1987年毕业于北京大学无线电系。现为朗登科技有限公司技术总监、副总裁。中国计算机协会存储委员会委员，中国存储专家。成功设计和实施了中国第一个存储网络(SAN)系统、中国第一个SAN备份系统、中国第一个软件容灾系统。在多种刊物发表了众多学术专著。　　


本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/7702/showart_32237.html