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2008年(8065)

分类: 服务器与存储

2008-05-09 10:58:54

第十二章 海量存储系统设计

    以传统的方式存储和管理日益增长的数据,意味着你需要不断地增加磁盘,投入更多的人力与物力,导致成本上升。以优秀的分级存储软件和自动磁带库系统,即可以轻松实现海量数据存储。

    12.1 海量数据存储系统架构方案

    考虑到海量存储系统是IT 构架的核心模块, 这里存储网络架构采用双Fabric 网络结构,这种结构一方面带来了高可用性,另一方面提供了更多的数据通信带宽。下面是海量存储系统的双Fabric 网络结构图:


图12-1 双光纤通道结构

    其中网络核心采用director 级别的核心光纤通道交换机1 台(端口数>=128),通过在其内部划分虚拟SAN 分别构成两个独立的fabric;为保证高可靠性和提高系统的运行速度,存储工程师在各服务器群的每台主机上都通过两个HBA 连接到不同的Fabric 网络中,而且存储设备(磁盘阵列和磁带库)也是同时接入两个fabric,这样构成了一个无单点故障的网络系统。

    双Fabric 存储网络设计要点和优势:

  • 主机和存储设备的冗余连接,整体提高系统的可靠性
  • 主机和存储设备的双路连接,工作在Active-Active 模式,整体提高系统的性能
  • 双网络结构设计,提高网络的可靠性,避免由于意外系统故障造成网络中断
  • 双网络结构设计,核心-边缘体系架构,方便未来网络的扩充
  • 交换机具有很强的向下兼容性,即可兼容1G 的交换机,又可兼容1G 的存储设备,如磁带库等设备都可直接连接到交换机中,提高设备的利用率
  • 可做LAN-Free 备份,减少备份对网络带宽的占用,整体提高数据备份和恢复的速度
  • 有利于系统的在线维护和扩展,而不影响系统的正常运行
  • 采用硬件实现的网络安全性管理,保证数据的安全性
    与外部存储网络的互联方案

    外部存储网络的接入是为了更好的提供基于数据复制(异步或同步)的容灾服务。本着为客户各部门不同容灾需求服务的原则,这里存储工程师设计了采用三种形式的存储网络外部互联方案,即:

    FCIP 接入方案
    DWDM 接入方案
    SDH 接入方案

    在100Km 以内的连接上这三种接入方案的特点如下:

表 12-1 外部网络存储通道比较
 

    无论是内网还是外网及互联网存储网络,这里在外部接入采用同样的技术和拓扑结构,只是由于内网的数据量较少,采用端口数少的SAN 路由器,SAN 路由器的数量也应当适当减少。具体拓扑结构如下图所示:


图 12-2 SAN 及扩展IP 网络连接

    注:为了清晰明了的原则,这里将服务器和局域网的连接省略。

    如图12-2,FCIP 接入方案将SAN 路由器接入核心交换机,从链路冗余的角度出发,SAN 路由器分别接到不同fabric 中,同时SAN 路由器会接到局域网的千兆交换机上;这样就可以通过SAN 路由器的FCIP 功能将FC 协议转换为IP 协议,通过IP 网络与远端的某部门计算中心的SAN 路由器互联,在通过该路由器的协议转换将FC 协议传输到该部门的SAN 网络中,从而将容灾中心和该部门的存储网络互联,使得两个存储网络中的设备可以实现基于FC 的高速数据通信。

    如图,DWDM 接入方案将SAN 路由器接入核心交换机,从链路冗余的角度出发,SAN 路由器分别接到不同fabric 中,同时SAN 路由器会接到DWDM 设备上;这样就可以通过DWDM 设备的波分复用功能将多条FC 通信,通过裸光纤传输到远端的某部门计算中心的DWDM 设备,通过它的解复用功能,再通过SAN 路由器将容灾中心和该部门的存储网络互联起来,使得两个存储网络中的设备可以实现基于FC 的高速数据通信。

    如图,SDH 接入方案与DWDM 方案类似,将SAN 路由器接入核心交换机,从链路冗余的角度出发,SAN 路由器分别接到不同fabric 中,同时SAN 路由器会接到SDH 设备上;这样就可以利用FC over SDH 技术,通过SDH 网络将数据传输到远端的某部门计算中心的SDH 设备,进而再通过SAN 路由器将容灾中心和该部门的存储网络互联起来,使得两个存储网络中的设备可以实现基于FC 的高速数据通信。

    这里之所以采用SAN 路由器,主要是在不同的fabric 间提供路由服务功能。路由服务功能正是可以将不同的Fabric 网络逻辑地连接在一起,在不同的Fabric 网络上共享存储资源,这一功能可以充分利用分离Fabric 的种种好处,提供误隔离和方便管理的能力。

    路由服务可以隔离SCN 和RSCN 等功能。如在一个Fabric 中产生的RSCN,可以通过路由服务隔离, 不会传到另外一个网络中, 可以避免由于RSCN 造成的Fabric Reconfiguration;另外,也可以隔离由于设备原因,造成主机之间的相互影响,提高系统的运行效率。对于远程连接网络,这一点尤其重要。

    方案中将不同应用的数据备份到容灾中心的磁带库之中,而又不影响两个系统的相对独立,所以采用SAN 路由器将不同的Fabric 网络互连。连接到SAN 路由器的Fabric 被称为边缘Fabric,由于SAN 路由器可以有效隔离不同Fabric 网络之间的相互干扰,这就允许用户建立更大规模的SAN 网络,确保系统具有更为强大的扩展能力。

    通过路由服务,每个边缘Fabric 都保留自己独立的Fabric 服务:名称服务器、分区数据库、路由表、域ID 空间,等等。这就是说,假如一个Fabric 有一个域ID 1 交换机,另一个Fabric 也有一个域ID 1 交换机,但没有该多协议路由器,这些Fabric 就不会合并,除非这些冲突得到解决。在生产环境中,解决这些冲突是一个非常耗时和危险的过程。有了多协议路由器,这些冲突就成了无关的问题。

    在SAN 路由器平台上,其他Fabric 通过路由功能与路由器相连接。这可以防止WAN链路上的故障转化为影响整个容灾中心SAN 或某部门计算中心SAN 的事故。这个优点很重要,因为一般的远距离连接链路(裸光纤/DWDM/SDH/IP)的都有一定的不稳定性。一条不稳定的远程连接链路可能会干扰数据中心的SAN 应用,但是路由器可以将这些干扰与数据中心的Fabric 隔离开。

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