DAS NAS SAN 解析

第一部分：DAS NAS SAN 的含义和区别

根据服务器类型分为：封闭系统的存储和开放系统的存储，封闭系统主要指大型机，AS400等服务器，开放系统 指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器；

开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储，内置存储主要指磁盘Raid阵列等；

外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）和网络化存储（Fabric-Attached Storage，简称FAS）；

网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）。

由于目前绝大部分用户采用的是开放系统，其外挂存储占有目前磁盘存储市场的70%以上，因此下面主要针对开放系统的外挂存储进行说明。

 

今天的存储解决方案主要为：直连式存储（DAS）、存储区域网络（SAN）、网络接入存储（NAS）。

　　开放系统的直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）已经有近四十年的使用历史，随着用户数据的不断增长，尤其是数百GB以上时，其在备份、恢复、扩展、灾备等方面的问题变得日益困扰系统管理员。

主要问题和不足为：
　  直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源（包括CPU、系统IO等），数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机（库），数据备份通常占用服务器主机资源20-30%，因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大，备份和恢复的时间就越长，对服务器硬件的依赖性和影响就越大。

　　直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，带宽为10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等，随着服务器CPU的处理能力越 来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将会成为IO瓶颈；服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接有限。

　　无论直连式存储还是服务器主机的扩展，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集 (Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机，从而给企业带来经济损失，对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统，这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展，只能由原设备厂商提供，往往受原设备厂商限制。

　　存储区域网络 （Storage Area Network，简称SAN）采用光纤通道（Fibre Channel）技术，通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机，建立专用于数据存储的区域网络。SAN经过十多年历史的发展，已经相当成熟，成为业界的事实标准（但各个厂商的光纤交换技术不完全相同，其服务器和SAN存储有兼容性的要求）。SAN存储采用的带宽从100MB/s、200MB/s，发 展到目前的1Gbps、2Gbps。

　　网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）采用网络（TCP/IP、ATM、FDDI）技术，通过以太网交换机连接存储系统和服务器主机，建立专用于数据存储的存储私网。随着IP网络技术的发展，网络接入存储（NAS）技术发生质的飞跃。早期80年代末到90年代初的10Mbps带宽，网络接入存储作为文件服务器存储，性能受带宽影响；后来快速以太网（100Mbps）、VLAN虚网、Trunk(Ethernet Channel) 以太网通道的出现，网络接入存储的读写性能得到改善；1998年千兆以太网（1000Mbps）的出现和投入商用，为网络接入存储（NAS）带来质的变化 和市场广泛认可。由于网络接入存储采用TCP/IP网络进行数据交换，TCP/IP是IT业界的标准协议，不同厂商的产品（服务器、交换机、NAS存储） 只要满足协议标准就能够实现互连互通，无兼容性的要求；并且2002年万兆以太网（10000Mbps）的出现和投入商用，存储网络带宽将大大提高NAS存储的性能。NAS需求旺盛已经成为事实。首先NAS几乎继承了磁盘列阵的所有优点，可以将设备通过标准的网络拓扑结构连接，摆脱了服务器和异构化构架的窘境；其次，在企业数据量飞速膨胀中，SAN、大型磁带库、磁盘柜等产品虽然都是很好的存储解决方案，但他们那高贵的身份和复杂的操作是资金和技术实力有限的中小企业无论如何也不能接受的。NAS正是满足这种需求的产品，在解决足够的存储和扩展空间的同时，还提供极高的性价比。因此，无论是从适用性还是TCO(总拥有成本)的角度来说，NAS自然成为多数企业，尤其是大中小企业的最佳选择。

NAS与SAN的分析与比较

　　针对I/O是整个网络系统效率低下的瓶颈问题，专家们提出了许多种解决办法。其中抓住症结并经过实践检验为最有效的办法是：将数据从通用的应用服务器中分离出来以简化存储管理。

由上图可知原来存在的问题：每个新的应用服务器都要有它自己的存储器。这样造成数据处理复杂，随着应用服务器的不断增加，网络系统效率会急剧下降。

解决办法： 将存储器从应用服务器中分离出来，进行集中管理。这就是所说的存储网络（Storage Networks）。

使用存储网络的好处：

　　a 统一性，形散神不散，在逻辑上是完全一体的。
　　b 实现数据集中管理，因为它们才是企业真正的命脉。
　　c 容易扩充，即收缩性很强。
　　d 具有容错功能，整个网络无单点故障。

　　专家们针对这一办法又采取了两种不同的实现手段，即NAS（Network Attached Storage）网络接入存储和SAN(Storage Area Networks)存储区域网络。

　　NAS：用户通过TCP/IP协议访问数据，采用业界标准文件共享协议如：NFS、HTTP、CIFS实现共享。
　　SAN：通过专用光纤通道交换机访问数据，采用SCSI、FC-AL接口。

什么是NAS和SAN的根本不同点？ NAS和SAN最本质的不同就是文件管理系统在哪里。如图：
 

　  由图3可以看出，SAN结构中，文件管理系统（FS）还是分别在每一个应用服务器上；而NAS则是每个应用服务器通过网络共享协议（如：NFS、CIFS）使用同一个文件管理系统。换句话说：NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己的文件系统管理。

　　NAS是将目光集中在应用、用户和文件以及它们共享的数据上。SAN是将目光集中在磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构。将来从桌面系统到数据集中管理到存储设备的全面解决方案将是NAS加SAN。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二部分：实例讲解SAN存储网的组建：

　　随着企业数据量的海量增长，一些使用直联存储的企业开始考虑用存储网络来解决问题。而为了满足广大中小企业用户的需求，一些FC SAN(光纤存储区域网)方案供应商推出了简化的FC SAN解决方案，主要是想通过降低价格的手段推动FC SAN的普及。

　　下面以银兴科技的Easy SAN为例为大家介绍如何组建光纤存储区域网。该方案包含一台2U的TN-6012S-FFD磁盘阵列，一台Brocade SilkWorm 3252 光纤交换机、两块LSI 7102XP HBA卡、6组光纤模块(SFP Transceiver)、4条光纤跳线以及软件光盘。

　　组建小型FC SAN环境所需的软硬件已经包含其中，用户基本不需要另外购买其它组件。更重要的是，Easy SAN 是一套真正“即插即用”的解决方案，用户购买回套件后可以“DIY”安装配置，而且过程相当简单，就算之前完全没有过光纤通道的新手，也能很快完成配置工作。

 

　　DIY搭建SAN存储网络

　　我们向银兴科技借测一组Easy SAN套件，测试环境中包含1台运行Exchange Server 2003的Windows Server 2003服务器，以及1台安装MySQL的Gentoo Linux服务器，这2台服务器的资料库原本都存放在本机硬盘内，也就是采用DAS存储架构，我们打算运用Easy SAN 方案提供的软硬件，将两台服务器内的资料集中存放到1台磁盘阵列中，测试整个安装完成后能否顺利运作。

　　第1步:选择存储网络类型

　　首先我们打开Easy SAN产品包装箱，并逐一清点所有的主件和附件，由于组成元件的数量实在不少，一时间难免会有手足无措，不知从何下手之感，所幸在随货附的光碟内解说详尽的快速安装指南。

　　按照上面的指示，第一个动作是要选择所要配置的存储网络类型，一种类型是将HBA卡装在2台服务器内，透过光纤交换机和磁盘阵列相连，这是最普遍的做法;另一种则是在1台服务器上安装2块HBA卡，透过LSI Logic 的“Smart Path”软件达成高可用度与负载平衡。

　　第2步:安装HBA卡

　　我们分别在2台服务器上安装LSI 7102XP HBA卡，Gentoo Linux服务器开机后正确辨认出这张卡的型号。并可以正常工作，Windows Server 2003服务器则必须安装驱动程序。重新开机之后才可以运行。LSI 7102XP HBA卡支援的作业系统相当完整，除了Windows之外，还包括各种版本的Unix、Linux、Netware等。

　　第3步:连接光纤跳线

　　接着我们取出光纤交换机和光纤磁盘阵列，在光纤接头上安装好SFP，将光纤跳线的两端分别接上服务器、磁盘阵列与光纤交换机，构成一个小型的存储区域网络，完成硬件安装工作。

　　第4步:启动快速安装精灵

　　接下来进行软件的安装设定，我们先在一台Windows主机上安装EZ Setup Wizard快速安装精灵，透过这个小软件，只需简单的5个步骤就能完成设定。第一步是将Brocade SilkWorm 3252交换机上的RS-232端口透过传输线连至Windows Server 2003服务器，另一个RJ-45端口则连至区网络，程序会自动检测到这两个通讯端口并连线。需注意的是，RS-232传输线一定要用光纤交换机包装箱内附的那条，一般传输线是连接不上的。

　　第5步:完成盘阵的连线

　　依序完成管理者密码设定、指定交换机的IP地址、服务器与存储装置连接光纤交换机的数量等动作，完成后界面上会出现光纤通道连接的状况，依照指示将光纤跳线连接到指定的光纤交换机端口，就完成了FC SAN管理中最基本的分区(Zoning)动作，开启服务器上的逻辑磁盘管理员程序，重新扫描后即会产生新的磁盘区，这个磁盘区是由磁盘阵列共享出来的空间，用户可定义磁盘代号，系统即会视为本地硬盘。最后我们将Exchange Server 2003和MySQL的数据库移转至FC SAN上，系统测试确定可以正常运行。

　　按照上述的步骤虽然可以很快完成配置，由于厂商已在一些程序复杂的地方预先完成设定，省略磁盘阵列的虚拟磁区(LUN)分割，光纤交换机的路径指向动作，预先做好的配置通常是无法符合用户的应用，必须视需求进行调整，这就必须对光纤交换机和磁盘阵列进行管理。

　　交换机与磁盘阵列的管理程序较复杂

　　光纤交换机方面有三种管理模式，一种是安装Brocade Fabric Manager,按照软机指示的步骤操作，就可熟悉整个设定流程;另一种是直接透过浏览器连接进入Brocade Web Tools,运用图形界面的管理工具进行设定;最后一种是通过RS-232连线终端机，以命令列进行设定管理，较适合进阶管理员采用。

　　磁盘阵列部分同样也有三种管理模式，最简单的方法是透过面板上的LCD显示屏和功能键，就可以完成所有设定管理，包括RAID等级选择与管理、磁盘区分配等，缺点是显示屏太小，选项又相当多，操作起来略显吃力;

    第二种是传统的RS-232连线终端机模式的管理方式，只要安装过SCSI界面磁盘阵列的使用者，相信对管理流程不陌生;第三种是在PC或服务器上安装的RAIDWatch图形界面管理工具，透过磁盘阵列内建的网络端和区域网络连线，就可以从远端执行所有的设定管理工作。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三部分：HP MSA1500存储安装调试

一、HP MSA1500产品说明
1．1 HP StorageWorks Modular Smart Array 1500
HP StorageWorks Modular Smart Array 1500 (MSA1500)控制器托架是为连接光纤通道SAN的2U控制器托架，它可与HP StorageWorks SATA和SCSI磁盘机柜相连，是一款价格低廉的理想存储解决方案。其中，HP SATA磁盘机柜可用于存储那些不需要高I/O性能并且对企业运营而言不十分关键的数据。它为客户提供低成本、高容量的存储解决方案，可作为用以设计和实施未来解决方案的一个硬件基础，而且可以配置高达8个连接SATA的机柜，提供高达24 TB(96-250 GB SATA磁盘驱动器)的原始容量。如果系统需要SCSI的可靠性，则可连接多达4个SCSI机柜，提供8 TB的原始容量(使用56-146 GB SCSI磁盘)。

MSA1500利用现有的SCSI驱动器机柜和HP StorageWorks MSA1000控制器技术，并且集成有低成本的HP SATA硬盘驱动器和机柜，从而降低了总体拥有成本，扩大了硬件投资。

主要特性与优点
提供低成本和更高容量：使用高达96-250 GB的SATA磁盘驱动器，提供24 TB容量(8个SATA托架)
采用模块化2U机架安装式磁盘阵列控制器托架：提供连接SCSI和SATA机柜的能力
支持高级数据保护(ADG)：能够在无停机或不丢失数据的情况下，产生可同时承受两个驱动器故障的容错级别
利用MSA20或MSA30机柜扩展容量

Modular Smart Array 1500 控制器缓存
控制器缓存：每个控制器标配256 MB
每个SCSI模块主机端口数：双通道SCSI I/O模块有2个可用端口，一个端口可用于连接SCSI或SATA，而另一个端口只可用于连接SATA；可以再添加最多3个SCSI I/O模块，总计达到8个端口
主机接口：光纤通道，带小外形可插拔(SFP)收发器的光纤，在2 Gb与1 Gb之间自动检测
每个控制器主机端口数：每个控制器1个光纤通道I/O模块；可以与第二个控制器一起添加第二个光纤通道I/O模块，以便实现冗余和故障转移
RAID级：RAID ADG(高级数据保护)；RAID 5(分布式数据保护)；RAID 1+0(条带化和镜像); RAID 0(条带化)
支持的最大磁盘数：8个机柜内有96个 SATA磁盘，或者4个机柜内有56个SCSI磁盘；同一个控制器支持混合使用SATA和SCSI机柜，但在同一个SCSI I/O模块上则不能混合使用
光纤通道交换机：HP StorageWorks SAN Switch 2/24、2/16; Core Switch 2/64; Edge Switch 2/16、2/24、2/32; Director 2/64、Directory 2/140; SAN Switch 2/16-EL、2/8-EL (有关完整的配置清单，请参阅QuickSpecs：)
持续I/O和MB吞吐率：30,000 IOPS，200 MB/s数据传输率
冗余风扇和电源：有
环境监测：有，监测控制器托架内的电源、风扇、温度
管理软件：HP Systems Insight Manager; Selective Storage Presentation (SSP); Array Configuration Utility (ACU)
磁盘驱动器，接口：连接SCSI接口的SCSI和串行ATA磁盘驱动器

1．2 HP StorageWorks Modular Smart Array 20
5.1.1产品简介
HP StorageWorks模块化智能阵列(MSA)家族采用简单、经济、业界领先的技术，提供卓越的存储性能，同时增强投资保护。
HP StorageWorks Modular Smart 20 (MSA20)为诸如参考数据、档案和磁盘到磁盘备份等最低I/O工作负荷提供了一个低成本、高容量的理想组合。这款采用Ultra320 SCSI主机连接的SATA 1.5 Gb/s磁盘驱动器存储机柜可提供业界领先的可用性、存储密度和可升级性，从而满足不断增长的存储需求。它具备2U机架高度和精巧的设计，可在1个42U机架中安装多达21个机柜，使单机架存储容量高达63 TB磁盘存储(JBOD 配置); 或在1个MSA1500配置中安装多达8个机柜，从而在入门级SAN中达到24 TB的存储容量。MSA20是一个灵活的平台，允许您根据需要购买附加容量。
5.1.2特性优点

主要特性与优点
采用SATA 1.5 Gb/s磁盘驱动器：提供超过100 MB/s的数据传输率
支持Ultra320 (LVD)主机：兼容第六代智能阵列控制器
提供热插拔磁盘驱动器和冗余电源：提供高级数据保护
提供通用的存储平台：可在未来将存储整合到SAN中
增加存储密度：作为MSA1500的扩展选件使用

5.1.3技术规格
HP StorageWorks Modular Smart Array 20               
Modular Smart Array 20
接口：连接硬盘驱动器的SATA 1.5 Gb/s接口，连接主机服务器的Ultra320 SCSI接口
最大驱动器数：12个1英寸SATA 1.5 Gb/s通用SATA硬盘驱动器(Modular Smart Array 20机柜)
Smart Array 6402适配器
协议：Ultra320 SCSI
SCSI端口连接器：1个外部和1个内部SCSI端口
通道传输率：总计640 MB/s；每个通道320 MB/s
PCI总线速度：64位133 MHz PCI-X (最大带宽1 GB/s)
PCI：仅兼容3.3伏CPI插槽
MSA20入门套件
366172-B21
MSA20入门套件；包括：采用Ultra320 SCSI I/O主机连接的MSA20模块，双热插拔风扇/电源，2根电源线，1个Ultra320 SCSI主机适配器(SA-6402), 以及1根3英寸VHDCI SCSI电缆

二、系统安装
步骤1、进入HP DL380G4 RAID卡控制器两块73G硬盘做成RAID1。
步骤2、先将HP HBA卡插上，然后安装win2003系统。
步骤3、进入系统查看系统启动正常后，安装HP Array Configuration Utility 软件。（软件版本最好是最新的）
步骤4、打开Array Configuration Utility查看一下RAID1安装是否正常。
如下图：
三、HP MSA1500存储系统安装调试
注：HP MSA1500开机状态：先开MSA20—01—02—05（等01号盘柜显示完成后可开下一个）—MSA1500控制器（显示Startup Complete、启动完成）
HP MSA1500关机状态：先关服务器—再关MSA1500控制器—MSA20（01—02—05）
步骤1、点击MSA 1500 CS Controller查看硬盘正常状况。
步骤2、点击Create Array                           
步骤3、点击Create Array 后将前边15块硬盘分在SATA Logical Array A，后面的所有硬盘分在SATA Logical Array B里面。
如下图：
步骤4、这样分别在SATA Logical Array A/B上面都划分2个Logical Dive（注：因为微软系统不支持大于2TB的硬盘，所以只能这样划分）
步骤5、如果有光纤存储交换机、多台服务器需要HP MSA1500存储内的磁盘空间，我们可以用HP的程序将这块磁盘空间映射到服务器上的HBA卡上。这样这台服务器上面就可以显示出我们这块映射的磁盘，而其他硬盘服务器是看不见的。
提示：毫无疑问我们现在我们进入系统磁盘管理器中就可以看到4块磁盘。
如果我们想用一个大硬盘（指在系统里面把所有的存储磁盘看成一个大硬盘,此调试系统为7TB）
步骤6、这些磁盘在初始化的时候必须转换成动态磁盘。
步骤7、如图上点击新建卷。
步骤8、这里我们选中跨区（选择要创建的卷这五项下面都有具体描述），点击下一步。
步骤8、将所以存储磁盘加入进去，我们可以看见卷大小总数大概为7TB。

最后我们就可以看到服务器磁盘上有一个大的磁盘空间。