引言

    在今天的IT領域，數據占有很重要的地位，無處不在。存儲區域網(sAN)實現了高速的數據傳輸、訪問和系統的高可用性。現在，幾乎所有領域，所有行業的公司都在積極組建自己的SAN，以利用其優秀特性解決目前在數據傳輸和管理中日益增長的費用和復雜性問題。許多SAN網絡是針對企業的某一特定業務需求而組建的，但現在正發展為企業IT環境中的一個核心組成部分。

1 存儲方式

    目前主流的存儲方式主要有3種：DAS(直接存儲)、NAS(網絡附加存儲)、SAN。DAS在PC機及早期的服務器中應用較多。在該方式中，數據共享及存儲擴展受到嚴重限制，因此這種存儲方式在目前來說已不再是主流。NAS采用獨立于服務器，單獨為網絡數據存儲而開發的一種文件服務器來存儲設備，自形成一個網絡。為了更好地滿足應用在容量、性能、數據安全、數據共享等方面對存儲提出的要求，必須采用網絡化的存儲體系。SAN不同于NAS，它不是把所有的存儲設備集中安裝在一個專門的NAS服務器中，而是將這些設備單獨通過光纖交換機連接起來，形成一個光纖通道的存儲子網，然后再與局域網相連。

2 SAN存儲網絡

    SAN是通過一個單獨的，通常是基于光纖通道的SAN網絡把存儲設備以及服務器相連，如此，當有海量數據的存取需求時，數據完全可以通過SAN網絡在相關服務器和后臺的存儲設備之間高速傳輸，對于LAN的帶寬占用幾乎為零，而且服務器可以訪問SAN上的任何一個存儲設備，提高了數據的可用性。在對性能和可靠性要求較高的場合，采用先進的SAN數據存儲網絡，可以使數據的存儲、備份等活動獨立于原先的局域網之外，從而將減輕LAN的負載，保證原有網絡應用的順暢進行；同時SAN網采用光纖傳輸通道，可以得到高速的數據傳輸率。SAN存儲網絡系統結構框圖如圖1所示。

3 光纖通道

圖1 SAN存儲網絡系統框圖

    SAN的關鍵技術是光纖通道Fiber Channel(FC)技術。它是ANSI(美國國家標準學會)為網絡和通道I／O所建立的標準集成。它最大的特性是將網絡和設備的通信協議與傳輸物理介質隔離開，這樣多種協議可在同一物理連接上傳輸，使得系統建設的成本和復雜度大大降低。

    FC技術規范有5層，從FC—O至UFC一4，如圖2所示。FC的這種結構定義了多層功能級，但是所分的層不能直接映射至IJOSI參考模型的層E。FC的5層被分別定義為：物理媒介和傳輸速率、編碼方式、幀協議和流控制、通用服務以及上級協議(ULP)接口。

圖2光纖通道體系結構模式

4 磁盤陣列

    磁盤陣列簡稱RAID(Redundant Arrays of IndependentDisks)。其原理是利用數組方式來作磁盤組，配合數據分散排列的設計，提升數據的安全性。磁盤陣列主要針對硬盤，在容量及速度上，無法跟上CPU及內存的發展，提出改善方法。磁盤陣列是由很多便宜、容量較小、穩定性較高、速度較慢的磁盤，組合成一個大型的磁盤組，利用個別磁盤提供數據所產生的加成效果來提升整個磁盤系統的效能。同時，在儲存數據時，利用這項技術，將數據切割成許多區段，分別存放在各個硬盤上。

    RAID技術主要包含RAID 0～RAID 7等數個規范，它們的側重點各不相同。最常用的規范是RAID 0、RAID I、RAID 3、RAID 5。本次組建的FC SAN存儲網絡主要選取RAID 5級別。

    RAID 5被稱為“帶分布式奇偶位的條帶”，是目前一種應用最廣的磁盤陣列形式。RAID 5把奇偶位信息隨機地分布在所有的磁盤上。RAID 5的存儲原理見圖3所示。

圖3 PAID 5存儲原理示意圖

    在RAID 5上，讀／寫指針可同時對陣列設備進行操作，提供了更高的數據流量。RAID 5更適合于小數據塊和隨機讀寫的數據。在RAID 5中有“寫損失”，即每一次寫操作將產生四個實際的讀／寫操作，其中兩次讀舊的數據及奇偶信息，兩次寫新的數據及奇偶信息。RAID 5級別盡管在容量上有一定的損失，但卻能提供較為完美的整體性能，既能有相當程度的磁盤讀寫性能和容量提高，又提供了一定程度上的數據安全冗余。

5 組建FC SAN

    本次組建的FC SAN主要針對小型公司，準備用于存放公司內部文件、SOL Server數據庫文件、Web網站文件和內部郵件數據等。其中用于存放公司內部文件的FTPJ]艮務器需要2個邏輯磁盤(即ILUN)，容量約為1TB左右；SQLServer數據庫服務器需要4個LUN，容量約為2TB左右；郵件和網站各需要1個LUN，容量均為500GB左右。整體拓撲結構如圖4所示。

圖4某公司IT系統后端拓撲圖

    5．1軟硬件選擇

    磁盤陣列我們選用的是IBM DS3400存儲，使用15KRPM的SAS硬盤，17塊磁盤裸容量為5．1TB。配置1個熱備驅動器，16塊磁盤做一個RAID 5，可用容量約3．99TB(266GB×15)。DS3400支持48塊硬盤，標準配置512MB電池供電緩存，可以滿足當前應用的需要，并有一定的擴充空間。SAN交換機選用Brocade的光纖交換機。

    所有的服務器操作系統均為Windows 2003 Server，每臺服務器E均需安裝2塊光纖網卡，且安裝有多路徑軟件。

    5．1硬件連接

    SAN存儲網絡主要由光纖實現其物理連接。我們取出光纖交換機、光纖磁盤陣列和服務器，在光纖接頭上安裝好SFP模塊，將光纖跳線的兩端分別接上服務器、磁盤陣列與光纖交換機，構成一個小型的SAN，完成硬件安裝工作。

    5．2軟件配置

    Storage Manager軟件是IBM公司開發的專門針對其系列盤陣的配置工具，這個工具可以運行在Windows操作系統上，通過以太網與磁盤陣列通信，從而實現其配置。我們在一臺普通PC上安裝盤陣隨機帶的StorageManager軟件，然后將這臺PC機與盤陣的以太網口互聯，將PC機的IP地址配置成與盤陣初始IP地址相同的網段。之后，通過軟件的乇界面添加盤陣的IP地址，這樣軟件就可以通過TCP／IP協議與盤陣進行通信了。

    通過配置軟件，我們需為各個類型的服務器創建邏輯磁盤(即LUN)。首先創建RAID Array，然后根據該盤陣的具體使用情況選擇相應的RAID級別，系統會根據我們的選擇計算出各種容量、磁盤數量的組合。在這個建好的磁盤組合中，我們劃分LUN，并可自行對LUN的參數進行配置。配置完成后，我們可以繼續選擇配置另外的LUN。所有的磁盤陣列劃分好后，我們同時還設置了1個全局熱備磁盤。一旦某塊磁盤損壞，熱備磁盤立即頂替，以免數據丟失，最大程度地降低損失。

    在配置好LUN后，我們將各個LUN映射至相應的服務器。為各個LUN添加好服務器名稱后，還需添HostPort，即必須讓盤陣知道服務器使用哪些FC接口來訪問盤陣，將服務器的2塊光纖網卡上的WWN地址對應至相應接口。

    所有設置完成后，對各個LUN進行初始化。初始化完畢后，盤陣即可供服務器使用了。開啟服務器上的邏輯磁盤管理員程序，重新掃描后即會產生新的磁盤區，這個磁盤區是由磁盤陣列共享出來的空間，用戶可定義磁盤代號，系統即會視為本地硬盤。

6 結束語

    FC SAN作為新興的存儲解決方案，它具有如下優點：加快了數據傳輸的速度；提供了更大的靈活性；減少了網絡的復雜性，緩解了傳輸瓶頸對系統的影響。此外，采用這種結構，也大大提高了遠端災難備份的效率。FCSAN網絡存儲系統的搭建，較好地解決了企業數據存儲的問題，使用效果良好。

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本文標題：FC SAN網絡存儲系統研究與搭建

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