网络存储导论第十章：大型综合存储系统

 SAN 是建立在存储协议基础之上的可使服务器与存储设备之间进行“any to any”连接通信的存储网络系统，可以实现多服务器共享一个阵列子系统、共享一个自动库实现数据的共享和集中的管理，进而完成快速、大容量和安全可靠的数据存储，因此，越来越为业务迅猛发展、数据呈爆炸增长趋势的企业所青睐。

    需要SAN 业务的系统为：

• 对数据安全性要求很高的企业，典型行业：电信、金融和证券，典型业务：计费。
• 对数据存储性能要求高的企业， 典型行业：电视台、交通部门和测绘部门， 典型业务：音频/视频、石油测绘和地理信息系统等。
• 在系统级方面具有很强的容量(动态)可扩展性和灵活性的企业，典型行业：各中大型企业， 典型业务：ERP 系统、CRM 系统和决策支持系统。
• 具有超大型海量存储特性的企业，典型行业：图书馆、博物馆、税务和石油， 典型业务：资料中心和历史资料库。
• 具有本质上物理集中、逻辑上又彼此独立的数据管理特点的企业，典型行业：银行、证券和电信， 典型业务：银行的业务集中和移动通信的运营支撑系统(BOSS)集中。
• 实现对分散数据高速集中备份的企业， 典型行业：各行各业， 典型业务：企业各分支机构数据的集中处理。
• 数据在线性要求高的企业， 典型行业：商业网站和金融， 典型业务：电子商务。
• 实现与主机无关的容灾的企业， 典型行业：大型企业， 典型业务：数据中心。

    以上是企业典型数据特性的典型业务举例，通常，企业环境、业务形式错综复杂，会同时具备多数据特性。

    10.1 大型企业综合存储系统

    10.1.1 业务的主要数据特性

    对数据安全性、存储性能、在线性和文件系统级的灵活性要求高，并需要对分散数据高速集中的备份，又属于超大型海量存储。

    10.1.2 用户状况

    某大型企业通讯部门主要从事接收、处理、存档和分发各类全球性卫星数据，以及卫星接收技术和数据处理方法的研究。卫星的观测信息以图形方式显示，通过地面接收转换成数字格式保存，但每条信息的占用的存储空间都很大，每天的数据量在几百MB 到2GB 之间。由于在线数据存储空间很有限，特别是用户要通过HDDT 磁带方式对数据进行存档管理，并需要以人工方式管理磁带，从而使得数据查找效率低下，大量珍贵数据得不到有效利用。

    10.1.3 需求分析

    由于需要在线数据存储量大约在1～2TB，并在包括Sun、SGI、IBM的小型机和PC服务器在内的主机环境中还要增加曙光超级计算机，而且多台主机不仅集中存储，还要能够共享数据; 另外，卫星下载资料以文件格式保存，单个文件可达GB 级。针对这些需求，进行方案设计时首要考虑的因素是设备的容量和性能，以及系统的在线连接性和数据的共享。在此基础之上，还要扩大在线系统容量，建立自动化的数据备份系统，实现离线存储数据的自动管理。

    10.1.4 系统设计

    如前所述，原环境中已存在一些网络设备，在构建SAN时增加一台光纤通道交换机和一台光纤通道磁盘阵列。由于用户的应用需要不同平台的多台主机共享数据，所以还要配以文件共享软件和网络文件系统转换的软件。本方案采用HDS 公司的Thunder 9200 和IBM 公司光纤交换机2109－S08 或S16 组建存储区域网络，其拓扑结构如图 10-1 所示。

图 10-1 系统拓扑图

    由于同一文件要被多台主机编辑、处理与访问，而且文件非常大，无论在SAN 还是在LAN 上传输都很浪费资源，因此要采取文件共享的方式，让所有主机访问文件的同一个拷贝。在多主机混合平台的情况下，采用IBM Tivoli SANergy 软件，配以支持在Windows NT上实现NFS 共享的软件NFS Maestro。

    在此方案成功实施运转一个时期后，由于业务发展迅猛，系统的数据量快速增长，用户又提出增加在线存储容量和建立自动数据备份系统的需求。事实上，富有经验的集成商在系统设计初期已考虑到未来的扩展问题，当需要增加在线容量时，用户只需购买一台新的HDS Thunder 9200，将其连接到SAN 上，它提供的存储空间立即可分配给SAN 上任意主机，还能集中管理数据。当用户需要做自动数据备份时，根据对容量和备份窗口的要求选择IBM SAN 解决方案中的自动磁带库(如LTO 系列)，将其与备份服务器连接到SAN 上，即可进行集中、自动且LANfree 的数据备份。扩容后的存储区域网拓扑结构如图10-2 所示。当设备数量增加较多时，可以通过交换机堆叠或级联增加SAN 的连接能力。

图 10-2 项目实施拓扑图

    方案点评

    性能：高性能的光纤通道交换机和光纤通道协议可以确保设备连接可靠且有效。

    可靠性：磁盘阵列通过写缓存镜像、多RAID 等级和全局热备份盘等技术提供不同的保护特性，并通过在线数据校验，保证数据完整性。

    扩展性：使存储与直接主机连接相分离，确保动态存储分区。

    功能：基于SAN 结构的文件级共享是本方案的关键。

    10.1.5 可选的解决方案

    10.1.5.1 IBM SAN 解决方案

    IBM SAN 解决方案由五大构件组成，包括服务器、存储设备、连接设备、管理软件和服务。其中服务器可选用IBM AS400、AS390、AS6000 或PC 服务器等。存储设备可选用IBM 的磁盘系统，如著名的ESS(大白鲨)、7133 串行磁盘系统和IBM 模块化存储服务器(MSS2106)；磁带系统可选用Magstar MP 3570 磁带子系统、Magstar MP 3575 磁带库数据服务器、Magstar 3590 磁带子系统、Magstar 3494 磁带库/虚拟磁带服务器VTS 以及LTO 线性开放磁带系统; 还有光盘系统，如增强型3995 光盘库C 系列等；连接设备可选用IBM SAN光纤通道交换机(如2032-001 McDATA ED-5000 和2042-001 INRANGE FC/9000)、IBM 光纤通道管理集线器(如8 端口FC-AL 集线器和2103-H07 IBM SAN 光纤通道存储集线器)以及IBM SAN 网关(如2108-G07 IBM SAN 数据网关与2108-G03 IBM SAN 数据网关路由器和7139-111 VICOM 光纤通道SLIC 路由器); 管理软件可选用IBM StorWatch 系列存储管理产品、DFSMS 系列存储管理产品和Tivoli 系列存储管理产品。

    此外，IBM 还推出一套主要面向中低端市场的IBM Open SAN 解决方案，它支持及时拷贝与脱机备份功能，提供SSA 空间复用性和支持不间断的扩展等性能。

    其特点是：大而全，单件可选性强，兼容性强，其中磁带库产品性能强劲。

    10.1.5.2 XIOtech(Seagate 子公司) SAN 解决方案

    与其他厂商提供的存储方案略有不同，XIOtech 提供了SAN 环境下虚拟存储方案，主要包括Magnitude 硬件平台和Redi 软件。Magnitude 硬件平台符合开放系统标准，并且将所有SAN 组件并入了一个集中化配置中，即一个高性能的存储控制器、SAN 管理软件和64台硬盘或具有11.5GB 的存储设备。通过在所有可用硬盘上交叉存取数据，Magnitude 可让用户从一个中央控制台执行所有的存储管理任务，还可以在虚拟磁盘之间拷贝、交换和镜像数据，并在与Magnitude 相连的光纤信道设备上执行LUN 屏蔽、LUN 映像和群集任务。另外， Redi 将Magnitude SAN 内的所有物理驱动轴合并到一个虚拟库中，可伸缩性强，能使多平台服务器共享大量数据，并提高数据可用性。

    其特点是：具有可扩性、高可用性和虚拟存储特性。