網絡存儲解決方案：存儲區域網（SAN）

存儲區域網的概念

SAN（Storage Area Network）存儲區域網絡是 一個高速的子網，這個子網中的設備可以從你的主網卸載流量。通常SAN由磁盤陣列（RAID）連接光纖通道（Fibre Channel）組成。SAN和服務器和客戶機的數據通信通過SCSI命令而非TCP/IP，數據處理是“塊級”（block level）。SAN也可以定義為是以數據存儲為中心，它采用可伸縮的網絡拓撲結構，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，提供SAN內部任意節點之間的多路可選擇的數據交換，并且將數據存儲管理集中在相對獨立的存儲區域網內。SAN最終將實現在多種操作系統下，最大限度的數據共享和數據優化管理，以及系統的無縫擴充。

SAN的組成

在SAN中，有一些專用的硬件和軟件。硬件包括FC卡、FC HUB、FC交換機、存儲系統等，軟件主要是FC控制卡針對各種操作系統的驅動程序和存儲管理軟件。下面簡單介紹這些設備：

FC卡：主要用于主機與FC設備之間的連接。
FC HUB：內部運行仲裁環拓撲，連接到HUB的節點共享100MB/S帶寬（或更高）。
FC交換機：內部運行Fabric拓撲，每端口獨占100MB/S帶寬（或更高）。
FC存儲設備：采用FC連接方式，光纖接口可以有一到多個。FC存儲設備通常采用光纖的硬盤，也有Fibre to SCSI（Fibre to ATA）的解決方案，使用SCSI（或ATA）的硬盤，在整個配置上較便宜。
存儲網絡管理軟件：存儲管理軟件主要的功能是自動發現網絡拓撲及映射，當在存儲網絡中增加或減少時自動發現及組態。
要正確理解SAN，我們最好還是從物理架構來定義它。從圖我們可以看出，高性能的光纖通道交換機和光纖通道網絡協議是SAN的關鍵。我們把以光纖通道交換機為骨干的網絡拓撲結構稱為“SAN Fabric”。而光纖通道協議是SAN的另一個本質特征。SAN正是利用光纖通道協議上加載SCSI協議來達到可靠的塊級數據傳輸。

SAN的應用場合

由于SAN是為在服務器和存儲設備之間傳輸大塊數據而進行優化的，因此對于以下應用來說是理想的選擇:

1、關鍵任務數據庫應用，其中可預計的響應時間、可用性和可擴展性是基本要素。
2、集中的存儲備份，其中性能、數據一致性和可靠性可以確保企業關鍵數據的安全。
3、高可用性和故障切換環境可以確保更低的成本、更高的應用水平。
4、可擴展的存儲虛擬化，可使存儲與直接主機連接相分離，并確保動態存儲分區。
5、改進的災難容錯特性，在主機服務器及其連接設備之間提供光纖通道高性能和擴展的距離。
SAN的主要長處

面對迅速增長的數據存儲需求，大型企業和服務提供商漸漸開始選擇SAN作為網絡基礎設施，因為SAN具有出色的可擴展性。事實上，SAN比傳統的存儲架構具有更多顯著的優勢。例如，傳統的服務器連接存儲通常難于更新或集中管理。每臺服務器必須關閉才能增加和配置新的存儲。相比較而言，SAN不必宕機和中斷與服務器的連接即可增加存儲。SAN還可以集中管理數據，從而降低了總體擁有成本。

利用光纖通道技術，SAN可以有效地傳輸數據塊。通過支持在存儲和服務器之間傳輸海量數據塊，SAN提供了數據備份的有效方式。因此，傳統上用于數據備份的網絡帶寬可以節約下來用于其他應用。

開放的、業界標準的光纖通道技術還使得SAN非常靈活。SAN克服了傳統上與SCSI相連的線纜限制，極大地拓展了服務器和存儲之間的距離，從而增加了更多連接的可能性。改進的擴展性還簡化了服務器的部署和升級，保護了原有硬件設備的投資。

此外，SAN可以更好地控制存儲網絡環境，適合那些基于交易的系統在性能和可用性方面的需求。SAN利用高可靠和高性能的光纖通道協議來滿足這種需要。

SAN的另一個長處是傳送數據塊到企業級數據密集型應用的能力。在數據傳送過程中，SAN在通信結點（尤其是服務器）上的處理費用開銷更少，因為數據在傳送時被分成更小的數據塊。因此，光纖通道SAN在傳送大數據塊時非常有效，這使得光纖通道協議非常適用于存儲密集型環境。

選擇SAN的理由

1、增加容量。若所有的設備都與SAN相連，那么為一個或多個服務器增加存儲容量就變得非常簡單。根據SAN 配置和服務器操作系統的不同，能做到服務器不用停機或重新啟動就可以增加或移走存儲設備。
2、服務器群集。由于異構服務器的群集可以把數據當作是一個單一的系統映像來觀看，所以SAN結構實際上是以一種全共享的方式提供給可擴展的群集。雖然現在使用多路徑的SCSI使這種想法成為可能，但可擴展性仍然是存在的一個問題，因為SCSI的距離受到限制。一般的SCSI允許傳送距離為25米，同時SCSI連接器的性能也限制了連接到服務器或子系統上的設備數量。
3、數據移動解決方案。數據移動解決方案可以將數據在類似或不同的存儲設備間來回移動。目前，數據的移動或復制靠服務器或多個服務器來完成，服務器從源設備中讀取數據，然后通過LAN或WAN傳送給其它的服務器，最后數據寫入目標設備
4、備份和恢復解決方案。目前，對多個網絡連接服務器的數據保護采用以下兩種備份和恢復方法：本地備份和恢復、網絡備份和恢復。SAN將上述兩種方法的優點結合到一起，它的做法是：對備份和恢復進行集中式管理，將一到多臺磁帶設備分配給每個服務器，使用FC協議將數據直接從磁盤設備傳遞給磁帶設備。

SAN存在的問題

近兩年來，SAN逐漸地被人們所了解、認識、使用，SAN取代了基于服務器的存儲模式，形成了以數據為中心的存儲模式，SAN具有很好的性能、管理更為集中、具有很好的擴展能力。然而，時至今日，互操作性仍是實施過程中存在的主要問題。

SAN本身缺乏標準，尤其是在管理上更是如此。雖然光纖通道技術標準的確存在，但各家廠商卻有不同的解釋，于是，互操作性問題就像沙塵暴一樣迎面撲來，讓人猝不及防。由于光纖通道技術的一些原因，SAN發展相對較為緩慢。這些原因包括：光纖通道設備的互操作性差；采用光纖通道技術的系統造價非常昂貴；管理基于光纖通道技術的SAN非常昂貴等。

一些SAN廠商通過SNIA等組織來制定標準。還有一些廠商則著手大力投資興建互操作性實驗室，在推出SAN之前進行測試。另一種途徑便是外包SAN。盡管SAN廠商在解決互操作性問題上取得了進步，不過，專家仍建議用戶采用外包方式，不要自己建設SAN。