IP-san,FC-san详解

一般来说IP-SAN存储设备的磁盘控制器不是采用FC-SAN存储设备中的硬件RAID芯片+中央处理器的结构，而是采用每个磁盘柜中分为多个磁盘组，而每个磁盘组由一个微处理芯片控制所有的磁盘RAID操作(采用软件计算，效率较低)和RAID组的管理操作。这样一来，每一次磁盘I/O操作都将经过IP-SAN存储内置的一个类似交换机的设备从前端众多的主机端口中读取或者写入数据，而这些操作都是基于IP交换协议，其协议本身就要求每一个微处理芯片工作时需要大容量的缓存来支持数据包队列的排队操作，所以一般我们看到的IP-SAN存储都具有几十个GB的缓存。利用这个大的缓存区，IP-SAN存储在测试Cache的最大读带宽时可以获得600,000IOPS甚至以上这样高的值，但是这个值并不能真正说明在实际应用中就能够获得好的性能。因为在具有海量存储的时候，不可能所有的数据均载入到系统缓存中，这个时候就需要大量的磁盘I/O操作来查找数据，而IP-SAN存储所采用的SATA磁盘在这一块切切性能非常弱，而且还涉及到一个在IP网络上流动的iSCSI数据向ATA格式数据转化的效率损失问题。也就是说IP-SAN存储存在一个缓存Cache到磁盘的数据I/O和数据处理瓶颈。
而采用FC磁盘的FC-SAN存储设备就不存在这样的问题。通过2条甚至4条冗余的后端光纤磁盘通道，可以获得一个非常高的磁盘读写带宽，而且FC的磁盘读写协议不存在一个数据格式转换的问题，因为他们内部采用的都是SCSI协议传输，避免了效率的损失。而且FC-SAN存储设备由于光纤交换和数据传输的高效性，并不需要很大的缓存就能够获得一个好的数据命中率和读写性能，一般2Gb或者4Gb即可满足要求。另外由于具备专门的硬件RAID校验控制芯片，所以磁盘RAID性能将比软件RAID性能好很多，并且可靠性更好。
从连接拓扑结构来看
在FC-SAN 中存在着其灵活的连接方式，可根据不通的应用需求而选择不同的连接拓扑，其主要连接方式有如下三种：
点对点：首先各个组成设备通过登陆建立初始连接，然后即采用全带宽进行工作，其实际的链路利用率为每个终端的光纤通道控制器以及发送与接收数据可获得缓冲区大小来决定。但其只适用于小规模存储设备的方案，不具备共享功能。
仲裁环：允许两台以上的设备通过一个共享带宽进行通信与交流，在此拓扑结构中，任意一个进程的创建者在发送一段报文之前，都将首先与传输介质就如何存取信息达成协议，因此所有设备均能通过仲裁协议实现对通信介质的有序访问。
全交换：通过链路层交换提供及时、多路的点对点的连接。通过专用、高性能的光纤通道交换机进行连接，同时可进行多对设备之间点对点的通信，从而使整个系统的总带宽随设备的增多而相应增大，在增多的同时丝毫不影响这个系统的性能。
在IP-SAN 中基于以太网的数据传输与存取中，虽然在物理上可体现为总线或者星型连接，但其实质为带冲突检测多路载波侦听（CSMA/CD）方式进行广播式数据传输的总线拓扑，因此随着负载以及网络中通信客户端的增加，其实际效率会随着相应的降低。
从网络设备及传输介质来看
FC-SAN：使用专用光纤通道设备
在链路中使用光纤介质，不仅完全可以避免因传输过程中各种电磁干扰，而且可以有效达到远距离的I/O通道连接
在FC-SAN 中所使用的核心交换设备-光纤交换机均带具有高可靠性及高性能的ASIC芯片设计，使整个处理过程完全基于硬件级别的高效处理。
同样在连接至主机的HBA设计中，绝大多数操作独立处理，完全不耗费主机处理资源。
IP-SAN：使用通用的IP网络及设备
?  在传输介质中使用铜缆、双绞线、光纤等介质进行信号的传输，但在普通的廉价介质存在信号衰减严重等缺点，而使用光纤也同样需要特有的光电转换设备等。在IP网络中，可借助IP路由器进行传输,但根据其距离远近，会产生相应的传输延迟。
?  核心使用各种性能的网络交换机，受传输协议本身的限制，其实际处理效率不高。
?  在主机端通常使用廉价的各种速率的网卡，大量耗费主机的应用处理资源。
可得出如下光纤通道（FC）与网络（IP）的对比表，该对比表可清晰表明使用光纤通道进行大数据量的信息存储传输与处理中在其性能有着网络在现阶段无法比拟的优势。
  面向连接的模式 数据传输通道 信号传输校验方式 特点 传输延迟 传输距离 RAID方式
光纤通道（FC） 连接业务 物理电路 可靠的硬件传输 高速 低延迟 较短距离 基于硬件
网络（IP） 无连接 逻辑电路 不可靠的传输 高连接 更高的延迟 更远的距离 基于软件
从存储能够响应的并发操作能力来看
从应用上来说，相对于IP-SAN，FC-SAN可以承接更多的并发访问用户数。当并发访问Storage的用户数不多的情况时，FC-SAN对比IP-SAN二者性能相差无几。但一旦当外接用户数呈大规模增长趋势时，FC-SAN就显示出其在稳定、安全、以及高性能传输率等方面的优势，不会像IP-SAN由于自身传输带宽的瓶颈而导致整个系统的被拖垮。面对大规模并发访问，无论是从外接用户数规模来说还是从传输性能和稳定性来说，FC-SAN都有着IP-SAN不可比拟的优势。

 

二. 存储区域网中设备稳定性比较
FC-SAN 由于使用高效的光纤通道协议，因此大部分功能都基于硬件来实现的，如后端存储子系统的存储虚拟通过带有高性能处理器的专用RAID 控制器来实现，中间的数据交换层通过专用的高性能ASIC来进行基于硬件级的交换处理，在主机端通过带有ASIC 芯片的专用HBA 来进行数据信息的处理。因此在大量减少主机处理开销的同时，也大大提高了整个FC-SAN的稳定性。
IP-SAN 使用通用的IP 协议，而所有的协议转换及处理时，绝大部分依赖于软件来实现，而软件的不稳定性因素也随软件的复杂度的增加而呈指数级增加，从而在大型的网络中，整个系统的稳定性也会随之降低。
三. 存储区域网的可扩展性比较
在全交换（FC-SW Fibre Channel switch fabric）的FC-SAN 中，各通信终端通过FC端口登陆后来进行数据的传输与处理，而每个端口会提供专用的24位的FC端口地址（WWN）来进行数据通信，根据其地址分配策略，在FC-SW中实FC-SAN与IP-SAN比较际可用的地址值达到1550 万，因此在实际的企业级应用中，完全可以满足任何规模的存储网络的建立。
同时在FC 网络中，由于所有的介质均选用光媒质来进行传输，所以其设备均具有热插拔的能力，因此不管在已有的或者新建立的FC-SAN 网络里可在线完全非中断应用的情况下对现有的FC-SAN 网络进行扩展，如增加新的服务器、增加新的存储空间等等，并且完全不影响已有系统的性能。
在IP-SAN中由于借助原有的IP网络，因此在其网络连接拓扑也同样具有好的可扩展性。但在使用IP 存储时，由于通常使用了专有的存储虚拟软件，所有的存储分配与虚拟均通过软件来实现，所以在进行存储的扩展时，很大程度取决于存储虚拟软件的设计性能以及架构等等。
四. 存储区域网的可靠性比较
FC-SAN的设计初衷是基于企业级的核心数据以及应用而设计的，因此在其兴起、发展直至成熟，对整个系统的可靠性均有着很高的要求。在整个系统中，除了本身系统即基于高靠的环境中外，所有设备均采用高可靠性的硬件及芯片来设计，并且系统的核心部件以及相关的所有链路等均可采用热插拔双冗余的设计，如存储子系统的冗余控制器、冗余电源等；链路可采用多路径冗余或者负载均衡等等。另大部分设计是基于硬件的，所以方便使用高可靠、高性能的嵌入式系统来进行数据的处理。
IP-SAN 本身即基于不可靠的IP 网络，因此其可靠性必须在已有的软件中增加其可靠性的设计，如增加冗余的功能、提供HA 模式等等。因为是基于软件设计的，因此在功能上会有所丰富的表现，但其可靠性也同样是基于软件的复杂度的增加而降低，同时也可能会引起性能下降的副作用。
五. 存储区域网的可管理性比较
FC-SAN本身即一个开放式的独立系统，并存储和处理企业核心的数据信息，因此对其有和良好的管理与监控也至关重要。在FC-SAN 的发展与成熟过程中，无论就其系统的某个单独的子系统还是整个FC-SAN 系统都与产生产生了相应丰富的管理与监控软件。它们可以提供各种方式的连接，如WEB、RS-232等；各种管理界面，如字符界面、命令行界面、GUI图形界面等；各种集中或独立的灵活管理方式，如C/S方式的集中管理、直接本地LED或者远程WEB单独监控、整个存储子系统设备的集中管理与配置或单个模块的特定监控等等。
IP-SAN 基于IP 网络的设计，其本身很大一部分也是基于软件实现的，因此就其管理性而言，由于可在已有的平台或软件中嵌套、重新设计新的管理模块，所以也提供了丰富的管理功能及方式，因此也同样有着好的可管理性。