教你建存储网

据统计，99%正常运行的环境每年会使金融经纪公司在收入和生产率方面遭受5.4亿美元的损失。如果将正常运行时间提高到99.999%，那么每年的损失可以降低到54万美元。这么高的可用性并不容易实现。但高可用性存储基础设施是实现数据可用性的关键。其组成包括独立磁盘冗余阵列（RAID）技术、群集系统中数据的多份拷贝、远程群集、存储区域网络（SAN）以及可靠的磁带备份。其中，SAN结构可以实现企业范围内的高可用性配置，并可以和企业一同增长，保护数据存储中的投资。

在设计高可用性解决方案时，必须采用端到端的方法。存储网络中的存储子系统的数据保护、子系统连接、子系统硬件冗余等等都对整个系统的可用性有非常大的影响，但限于篇幅，本文主要介绍存储网络的网络连接部分。

存储网络硬件
交换机硬件与构成存储解决方案的所有其他硬件组分一样，光信道交换机中的硬件也必须具有冗余。在交换机级别的产品中，硬件冗余一般限制到双电源。这可以解决电源中断问题，但不能解决交换机其他组件的故障。Director级别的光信道交换机为存储网络带来了更高水平的可用性。它们不仅支持冗余电源，而且所有其他组件都有冗余。控制模块提供故障切换功能。在冗余配置中还嵌入了纵横制结构。软件升级必须在不中断服务的前提下进行。因此，Director级别的硬件有助于在系统内实现真正的99.999%的正常运行时间。

存储网络设计
结构冗余在光信道SAN中需要注意的另一个方面是结构自身。连接同一物理基础设施的每台设备都连接相同的光信道结构。这使SAN面临着结构级事件的威胁，这些事件可以中断网络上的所有设备。增加交换机或改变分区配置等变化都会影响整个连接结构。因此，结构单独连接的设计方案有助于隔离这些事件影响的范围。思科虚拟SAN（VSAN）功能通过相同的物理基础设施为复制这种环境提供了一种方法，即事件隔离。

交换机间连接（ISL） 随着SAN的增长，交换机之间的连接显得日益重要。在交换机之间依靠单一物理连接可以减少设计的总体冗余。冗余ISL在链路发生故障上时，可以提供故障切换功能。

设计高可用性SAN时，需要考虑以下几方面的因素
人为错误的可能影响及预防方法
环境问题 (即电源中断、空调故障、管道堵塞等)
基础设施设备（交换机等）的软件故障
计划内停机 (软件升级、硬件维护等)
黑客攻击的危险
基础设置设备（交换机等）的硬件故障

实现HBA高可用性
主机总线适配器（HBA）是应用服务器和SAN之间的接口。类似于网络接口卡，它们被插入到服务器的总线插槽中。尽管大多数服务器不会生成足够的输入/输出（I/O）而对单一结构信道造成压力，但在高可用性（HA）环境下仍要求双HBA。两个或更多的HBA提供了多条存储路径。这不仅有利于在一个HBA发生故障时进行故障切换，而且还在HBA之间提供了负载平衡。可以多种方式来实现这种“多路径”功能。以下几点有利于实现HBA的高可用性：

子系统软件 大多数主要的子系统供应商都开发了多路径软件，以便为获得认证的HBA提供负载平衡和故障切换功能，如EMC公司的PowerPath。这些功能通常专门为供应商的子系统而设计，或与供应商自己的子系统一起操作时能够提供增强操作模式。

卷管理软件 有些基于主机的卷管理应用支持多路径。例如Veritas公司的Dynamic Multipathing (DMP)。这种类型的解决方案不针对于具体的子系统供应商。

HBA驱动程序 现在，有些HBA供应商正在主机上的HBA驱动器中提供多路径功能。这种解决方案也不针对于具体存储供应商，但它将多路径限制到具体的HBA供应商，还有可能限制到特定的HBA信号。

操作系统 许多操作系统（OS）现在都支持OS固有的多路径功能。这不仅可以从存储子系统而且可以从HBA中分解多路径功能。

增强存储网络的可用性
尽管构建单独结构的每种理由都是合理的，但这会导致很大的浪费。增加单独结构的观点意味着需要更多的硬件、更高的成本，也意味着硬件不能被充分利用。为了实现同样的隔离环境，并消除构建物理分割结构需要增加的成本，思科在MDS 9000系列产品中引入了VSAN（虚拟SAN）。VSAN能够在同一物理基础设施上创建单独的虚拟结构。每个单独的虚拟结构都在ISL链路上利用基于硬件的帧标记机制与其他结构相分割。EISL链路是一种增强型ISL链路，包括每个帧增加的标记信息，并在互连思科MDS 9000系列交换机的链路上提供支持。VSAN的成员管理基于物理端口，所有物理端口都不能属于多个VSAN。因此，连接到物理端口的所有节点都是该端口VSAN的成员。

客户最希望的特征可能是VSAN的高可用性性质。VSAN不仅可以提供严格的硬件隔离功能，而且还为每个新的VSAN创建了一套全面冗余的光信道服务。因此，当要创建新VSAN时，可以在承载新VSAN的交换机中创建完全独立的一套服务，包括名称服务器、分区服务器、域控制器、别名服务器、登录服务器等。服务的复制能够构建所需的隔离环境，解决同一物理基础设施上的高可用性问题。例如，在VSAN1内安装活动分区集不会影响VSAN2结构的任何方面。

VSAN还为互连远距离公共基础设施上远程数据中心中的隔离结构提供了一种方法。由于帧标记在硬件中完成，并包含在每个SIEL帧中，因此，它可以按各种方式传输，如密波分复用（DWDM）或稀疏波分复用（CWDM）等。因此，来自多个VSAN的流量可以被复用到单一光纤对中，并可以被传输到非常远的距离，仍保持完全的隔离。VSAN将扩展性提高到了一个新的水平，因为它利用公共冗余物理基础设施来构建灵活的隔离结构，以实现高可用性目标。

总结
存储网络的中断会对企业的整个基础设施产生巨大影响。这会使企业每年遭受数百万美元的收入损失。通过设计强劲、具有较高弹性的存储区域网络，可以显著降低或消除网络中断。思科MDS 95000系列多层Director提供了硬件冗余和可靠性，可以使硬件实现99.999%的可用性。除了硬件冗余外，思科MDS 9500系列产品还为具有较高弹性的软件提供了一种创新的高可用性特性，旨在消除存储网络的中断