IBM SAN存储区域网络解决方案

日期:2014/1/5 13:33:00 来源:本网整理 阅读:17

  存储区域网络 (SAN) 是集中化管理的调整存储网络,其中可以包含来自多个厂商的存储服务器,存储管理软件、应用服务器和网络硬件设备。SAN 计划是IBM为企业提供的集中化管理和开放式软硬件解决方案,能够帮助企业从商业信息和IT基础设施中获得最大的商业利益。

  存储域网络(Storage Area Network)的支撑技术是Fibre Channel(FC)技术,这是ANSI为网络和通道I/O接口建立的一个标准集成。支持HIPPI,IPI,SCSI,IP,ATM等多种高级协议,它的最大特性是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质隔离开.这样多种协议可在同一个物理连接上同时传送,高性能存储体和宽带网络使用单I/O接口使得系统的成本和复杂程度大大降低。如通过Switch扩充至交换仲裁复用结构则可将用户扩至很多。FC使用全双工串行通讯原理传输数据,传输速率高达1062.5Mbps,Fibre Channel的数据传输速度为100MB/S,双环可达200MB/S,使用同轴线传输距离为30米,使用单模光纤传输距离可达10公里以上。光纤通道支持多种拓扑结构,主要有:点到点(Links)、仲裁环(FC-AL)、交换式网络结构(FC-XS)。点对点方式的例子是一台主机与一台磁盘阵列透过光纤通道连接;其次为光纤通道仲裁环(FC-AL),在FC-AL的装置可为主机或存储装置。第三种FC-XS交换式架构在主机和存储装置之间透过智能型的光纤通道交换器连接,使用交换架构需使用存储网络的管理软件。

  FC技术具有以下优越性:

  (1)既具有单通道的特点,又具有网络的特点,它是把设备连接到网络结构上的一种高速通道。而这种网络结构描述了连接两套设备的单条电缆以及连接许多设备的交换机产生网状结构。

  (2)光纤通道最大优点是速度快,它可以给计算机设备提供接近于设备处理速度的吞吐量。

  (3)协议无关性,它有很好的通用性,是一种通用传输机制。适用范围广,可提供多性价比的系统,从小系统到超大型系统,支持存在的多种指令集,如IP、SCSI、IPI。

  光纤通道规范定义的速率最高可到4Gbps,目前T11工程组对10Gbps传输速度的FC规范也在紧锣密鼓的制定之中。FC是一种分层结构,每个层次定义为一个功能级,但是所分的层不能直接映射到OSI模型的层上。FC通道的五层定义为:物理媒介和传输速率、编码方式、帧协议和流控制、公共服务以及上级协议(ULP)接口。

  IBM SAN的基本内容包括连接、管理、使用和服务,它将光纤通道集线器,交换和网关等边网硬件与软件管理功能结合为一体,各种设备和软件不论是否出自 IBM 公司都可以密切配合,随时随地的实现信息的存储、访问、共享和保护。凭借在IT系统的规化、设计和实施的丰富经验,IBM将会为端到端的SAN解决方案提供完善的支持、服务和培训。

  SAN 的开发和解决方案

  SAN 的价值在于通过技术开发为企业带来看得见的好处。开发位于SAN金字塔的顶层,由所有的底层来支持。它所能带来的好处范围很广,可以从可用性和灵活性的增加一直到应用程序宕机时间的减少。

  资源汇集解决方案

  在 SAN 未出现以前,在计算中心的公用区域内将设备进行物理汇集通常是不可能的,若有可能的话,却又要求昂贵的费用和专有的扩展技术。通过在存储资源和服务器之间引入网络,这一难题解决了,所有服务器和存储设备之间的硬件互连已经是很平常的事情了。

  这种好处与 1991 年 ESCON 被引入 S/390 系统时给 S/390 带来的好处类似,例如,对于所有的设备都可以使用公共干线,不管是进行硬件安装还是将硬件从系统中移走时,都能够保证计算机的物理基础结构可以支持这样的操作。

  增加容量

  若所有的设备都与 SAN 相连,那么为一个或多个服务器增加存储容量就变得非常简单。根据SAN 配置和服务器操作系统的不同,有可能做到服务器不用停机或重新启动就可以增加或移走存储设备。为使用FAT 或 NTFS文件系统的 Windows NT 系统增加存储容量时需要对机器进行重新启动以使新的存储设备生效,而如 AIX 和 OS/390 等操作系统支持非中断地增加或移走存储设备,不需要重启或IPL。

  若新的存储设备使用环路拓扑结构与 SAN 相连,那么环路初始化协议(LIP)可能会影响环路上其它设备的工作,这个问题可以靠在连入新设备前暂时停顿操作系统到那个特殊环路上所有设备的活动来得到解决。若存储设备利用交换机(使用交换机和管理软件)与SAN相连,那么有可能所有与SAN相连的系统都能使用这个设备。

  磁盘汇集允许多台服务器使用由 SAN 连接的磁盘存储设备组成的公用存储池,此时,可以在一个磁盘子系统内或跨多个IBM 或非IBM系统。其中,服务器可以是异构的 UNIX、Windows NT 甚至 OS/390。

  存储设备可以动态地增加到磁盘池内,并且根据需要随时分配给与 SAN 相连的服务器使用。由于存储设备做到了与服务器直接相连,并且存储容量的整合实现了容量的有效扩展,所以,与独立文件服务器的间接连接相比,这种磁盘汇集方法实现了有效的磁盘资源共享。

  磁带汇集解决了当今开放系统环境中面临的问题,在那里,多台服务器不能跨多台主机共享磁带资源。目前在主机之间进行设备共享的方法是:人工将磁带设备从一台主机切换到另一台主机;或者是利用分布式编程来编写服务器之间进行通信的应用程序。

  磁带汇集使一台或多台服务器上的应用程序能够以一种自动、安全的方式共享 SAN 环境中的磁带驱动器、库和磁带。利用 SAN 基础结构,每台主机都能直接寻址到磁带设备,就好象它与其它主机已经连接到一起一样。

  服务器群集

  由于异构服务器的群集可以将数据当作是一个单一的系统映像来观看,所以 SAN 结构实际上是以一种全共享的方式提供给可扩展的群集。虽然现在使用多路径的 SCSI 使这种想法成为可能,但可扩展性仍然是目前存在的一个问题,因为 SCSI 的传递距离受到限制。一般的 SCSI 允许传送距离 25 米,同时SCSI连接器的尺寸也限制了连接到服务器或子系统上的连接数量。

  SAN 允许在分布式处理应用环境中进行有效的负载均衡,在一台服务器上受到处理器限制的应用程序可以在多台服务器上利用更大的处理器能力得到执行。为了做到这一点,服务器必须能访问相同的数据卷,同时应用程序或操作系统必须提供对数据访问的串行化服务。目前,S/390 Paralle Sysplex 已经提供了跨多个服务器联合体的成员进行无缝负载均衡的服务和操作系统工具。

  除了这项优势外,SAN 结构还可以进行开发用于故障恢复,当主系统出现故障时,辅助系统接管主系统的工作,并直接访问主系统使用的存储设备。这样就消除了由于处理器失效而造成的停机现象,从而使群集系统环境下的可靠性大大提高。

  数据共享解决方案

  数据共享一词是指访问多个系统和服务器上的相同数据,它的近义词为存储分区和磁盘汇集。真正的数据共享并不仅仅是利用汇集实现存储容量的共享,而是多个服务器真正共享存储设备上的数据。一些操作系统如 OS/390 自从 70 年代早期就支持数据共享。

  虽然数据共享并不是仅用于 SAN 的解决方案,但SAN结构可以利用多台主机到同一存储设备的连通性来保证实现更有效的数据共享,而目前采用的方法多是通过一台文件服务器的服务来实现共享。SAN 的连通性为向异构主机包括 UNIX、Windows NT 和 OS/390 提供数据共享服务创造了潜力。

  真正的数据共享

  在数据共享中,数据的相同拷贝同时被多台服务器访问,这样就节省了大量存储空间,同时在此基础上可以对存储进行整合。有不同层次上的数据共享,包括:

  序列化逐次或一次一个式的访问。这是一种数据的串行再利用方式,相同的数据首先分配给不同服务器的第一个应用,然后到第二个,依此类推。

  多个应用同时进行读访问。在这种模式下,一个或多个服务器中的多个应用程序可以同时读取数据,但只有一个应用程序能对数据进行更新,因此,不会出现数据完整性问题。

  多个应用同时进行读取访问。这有点类似上一种模式的情况,不同的是所有主机都能修改数据。在这种模式下,也分两种不同的情况,一个是所有的应用程序都在相同的平台上(同构),另一种情况是应用程序在不同的平台上(异构)。

  数据移动解决方案

  数据移动解决方案可以将数据在类似或不同的存储设备间来回移动。目前,数据的移动或复制靠服务器或多个服务器来完成,服务器从源设备中读取数据,然后通过LAN或WAN传送给其它的服务器,最后数据写入目标设备。整个过程要占用服务器处理器的操作周期,而且在SAN上数据要传送两次,一次是从源设备到服务器,一次是从服务器到目标设备。

  SAN数据移动解决方案的目标是不使用服务器(无服务器)、不使用LAN或WAN(无 LAN)来进行数据拷贝,这样就释放了服务器处理器的操作周期,同时也释放了LAN或WAN的带宽。目前,这种数据复制是靠在 SAN 内使用支持第三方 SCSI-3 拷贝命令的智能网络来完成。第三方拷贝也可以看作是外部数据移动或拷贝。

  备份和恢复解决方案

  目前,对多个网络连接服务器的数据保护采用以下两种备份和恢复方法:本地备份和恢复、网络备份和恢复。

  本地备份和恢复具有速度快的优势,因为它的数据传输不需要通过网络。但是,这种方法的成本太高(必须为每台服务器配备本地设备来进行备份和恢复,因此设备利用率很低),管理复杂(需要支持多种磁带驱动器、磁带库,并且需要多次安装)。

  网络备份和恢复是一种高性价比的方法,因为它允许使用一个或多个网络连接设备实现存储设备的集中式管理。由于安装的存储设备得到了很好利用,所以这种集中式管理具备更高的投资回报。一台磁带库可以被多个服务器共享,同时网络备份和恢复环境的管理也相对简单,因为它不再需要对多台服务器进行人工安装磁带操作。

  SAN 将上述两种方法的优点结合到一起,它的做法是:对备份和恢复进行集中式管理,将一到多台磁带设备分配给每个服务器,使用 FC 协议将数据直接从磁盘设备传递给磁带设备。

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