真正的SoIP网络存储的技术

流存储设备的现状和优缺点分析
对于大多数企业来说，无论其规模大小，都面临各种各样的数据存储挑战：如，数据呈线速增长、需要保证应用性能和可用性、保证业务连续性、需要缩短数据备份，以及怎样应对复杂和难以管理的存储基础设施等等。企业随着规模不断的扩张，上述问题会日渐尖锐。站在企业的立场来看，他们迫切需要适合自身规模、满足其业务需求和预算的企业存储方案。
从直接存储到网络存储，数十年间，存储的技术发展一直在延续，却没有太多令人惊喜的突破。网络存储一词已经出现了十多年时间，其内涵十分丰富。市场之所以需要网络存储，主要是因为直接连接磁盘阵列无法进行高效的使用和管理。与直接连接存储相比，网络存储不仅增加了存储容量的利用率，而且降低了存储管理成本。由于允许IT管理人员利用现有的网络基础设施在多个应用之间共享磁盘阵列的存储容量，所以管理员不仅能在磁盘驱动器上缩减开支，而且还能够从一个中央位置对磁盘阵列进行维护。
DAS-直接连接存储（Direct Attached Storage）
DAS直接连接存储已经远远不能满足企业的需求，是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台计算机上。由于单台计算机对数据远远不能满足企业对数据的要求，这种连接方式已经在企业的解决方案中甚少被采用了。
NAS-网络附加存储（Network Attached Storage）
将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)，连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法，它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。NAS是网络技术在存储领域的延伸和发展，数据以文件的形式按照网络协议在客户机与存储设备之间流动，它可以利用NFS实现结构平台的客户机对数据的共享，集成在存储设备内的专用文件服务器提高了文件传输的I/O速度。一旦用户把互连性和多平台性放在首位的时候，对NAS的考虑会多一些。但是，当数据存储发展到一定规模，NAS的缺陷就显现出来，如数据服务和数据管理形成了网络的双重负担；磁盘阵列必须配置专用文件服务器，后期扩容成本高；一般文件服务器没有高可用配置，有单点故障；通过网络协议的访问方式，对存储系统的数据安全构成威胁等。显然，NAS技术不能满足高可靠度的数据存储系统的要求。
SAN-存储区域网络（Storage Area Network）
即存储区域网络。它是一种通过集线器、路由器、交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网，但是没有象NAS一样采用文件共享存取方式而是采用的区块式存储的方式，给管理员带来的Microsoft操作系统的管理的不必要LUN对应的麻烦，虽然ID通过自己的方法来解决LUN的问题，但都没有真正的解决问题。
SAN包括：FC和ISCSI。
FC（Fiber Channel）光纤通道: 它是当今最为昂贵和复杂的存储架构，需要在硬件、软件和人员培训方面进行大量投资。另外，光纤通道使用了RAID控制器，这与其性能承诺背道而驰，管理不成本高，相容性不好，通常各厂家的交换设备无法相互混用。RAID控制器也成为了数据进出磁盘阵列的瓶颈和单故障点。
iSCSI（Internet SCSI）互联网小型计算机系统接口:它设计是基于FC的高成本，管理难度大的情况研发的，虽然解决了成本问题，但它的性能确远远低于FC及NAS,这里我们引用了博科大中华区技术总监的一句话。
博科大中华区技术总监司马聪说：iSCSI目前的应用很少，在国内还没有看到比较成熟的案例。
SOIP：网络存储技术的自然演变
SoIP的前景
为何采用SoIP？
IP存储（Storage–over-IP，简称SoIP）可以借助通用的IP基础设施来提供企业级SAN的所有优点，同时降低了成本和复杂程度。可以说，SoIP是一流的和自然进化的网络存储架构。
NAS、iSCSI和FC这些网络存储解决方案都使用基于硬件的存储模块。这些模块由RAID控制器、HBA/TOE和专用计算机（NAS机头）组成，虽然它们的效率很高，但成本也相对昂贵，其原因在于它们采用的技术没有得到广泛的部署，无法实现大规模或通用IP部署那样的规模经济效应。而SoIP却可以大大减少这些成本。
SoIP的前景在于它是一种高效连接到网络的磁盘存储解决方案。SoIP的承诺是使存储的配置和使用与其它基本网络组件一样轻松。同时，SoIP的经济优势源自使用了大规模制造的高性价比组件。
正象IP语音（Voice-over-IP）正在改变远程通信一样，SoIP也自然的改变网络存储。
SoIP的定义：
我们通过以下三个关键准则来定义SoIP解决方案：
※  SoIP使用IP作为唯一的存储架构。
SoIP解决方案允许将IP地址直接映射到每一存储组件，不需要使用成本高昂的专用控制器或汇聚器。
※  SoIP通过IP实现存储组件的虚拟。
IP固有虚拟化的能力，通过使用IP构建存储网络，就不再需要使用成本高昂而使性能下降的虚拟软件。
※  SoIP使用IP来优化性能和提升可扩展性。
无论物理驱动器在任何物理位置，SoIP都可以利用IP的强大优势对数据进行扩展、条带化处理、镜像处理和传输。
Z-SANTM 技术：奇妙的SoIP技术的实现
令SoIP成为现实
Z-SAN技术利用SoIP的奇妙之处创建了一个高效、强大可扩展的存储平台。
Z-SAN技术在体系结构方面与光纤通道类似，它们都是使用简单而可靠的“initiator-target”（“源－目标”）读写方式。不过，与需要使用昂贵、专用硬件基础设施的光纤通道定制协议不同，Z-SAN技术使用标准UDP协议来获得同样高水平的效率和响应速度。
Z-SAN技术结合了与TCP类似的数据包保证方法，但带宽利用率远远超过了90%。磁盘上的数据块被组织为使用简单标识符的地址形式，从而提供了一种高效且可靠的网络存储通信协议，足以支持要求最苛刻的数据中心应用。

Z-SAN设备

标准IP交换机

客户机与服务器Z-SAN技术的组成

分布式控制器

设备驱动程序
卷管理器
Z-SAN技术由以下2个关键组件为其提供支持：
※  客户端驱动程序对文件系统命令进行解释，并将其转换为块级别的Z-SAN网络传输指令。
※  网络适配器或逻辑控制器接受Z-SAN命令，并将其直接转换为面向磁盘的I/O命令或有效负荷。
这种简单而优化的方法令Z-SAN技术能够提供一些独一无二的功能，包括：
※  将物理磁盘分解为可通过IP进行寻址的虚拟分区；
※  将IP分区“组合”为跨区卷、条带化卷、镜像卷和拥有奇偶保护功能的逻辑卷；
※  不使用昂贵的RAID硬件就可以提供其全部功能及性能特征；
※  可在不降低性能或可管理性的前提下，在数据块级设备上实现全面的文件和卷共享；
※  分布式控制器架构可对容量和性能进行顺畅和不受限制的扩展。
将物理驱动器分解为可通过IP进行寻址的虚拟分区

Z-SAN平台将物理磁盘驱动器分解为被称为“IP分区”的逻辑分区。在为磁盘和IP分区指定唯一的IP地址之后，网络中的任何客户端设备都可以对这些地址进行访问。IP分区的优势包括：
※  可从IP网络中的任何位置直接访问所有IP分区；
※  可灵活地将IP分区组合为卷和RAID结构的任意组合——无论这些IP分区所在的物理地点如何，而且可以跨多个设备进行这样的组合；
※  可通过一个单一的广播指令对网络中的设备进行编目和监控；
※  可将应用的存储需求与物理磁盘和设备的限制分隔开来
IP分区的组合消除了物理边界，提高了可扩展性
IP分区由一个或更多磁盘驱动器上的一系列LBA组成，通过IP地址对其进行寻址，任何PC客户端都可通过标准IP网络对其进行访问。通过使用标准IP单播或组播模式，Z-SAN对IP分区进行单独或分组编址，并以一个或更多逻辑卷的形式将其呈现在操作系统中。其中，IP分区组可以很简单（只包括一个或两个IP分区），也可以很复杂（包括数千个IP分区）。因为IP网络能够自动和无缝的为Z-SAN指令提供路由，所以这些IP分区组不受磁盘本身所在物理位置的限制。通过组合IP分区，Z-SAN技术可以生成大型卷，而组成这些卷的磁盘可以位于不同的磁盘柜、机房甚至城市。目前，单一分区的最大存储容量可达128PB。
将IP分区组合为逻辑卷可以提供以下优点：
※  能够创建大容量逻辑卷，无论存储磁盘在什么位置或尺寸大小；
※  可灵活创建复杂结构，如镜像卷、条带卷、跨区卷和多重RAID结构；
※  每当在条带中增加一个新的虚拟组件，都可以令带宽增加（性能也会提升）；
※  跨条带的高性能数据传输，无需受专用RAID控制器在成本、性能或可扩展性方面的限制；
※  可自由将不同型号磁盘组合为单一的可用卷。
分布式控制器架构可实现不受限制的调节性能
Z-SAN技术不需要使用中央RAID控制器作为中间存储模块，而使用一种分布式控制器架构，Z-SAN以配对方式通过IP交换机为每一磁盘匹配一个模块化控制器。Z-SAN平台中的控制器扮演四重角色：
※  监视以其配对磁盘上的IP分区为目标地址的数据包网络流量；
※  如果数据包流量以其任意IP分区为目的地，那么就对相关指令进行处理并发出应答信息；
※  如果数据包的目的地不是属于其IP分区，则以静默的方式丢弃该数据包；
※  起到DHCP客户端的作用，获取配对磁盘上所有分区的IP地址。
磁盘的增加显然可以带来更大的存储容量，与此同时也会成比例增加逻辑控制器的数量，进而增加了磁盘阵列的处理能力和智能。
分布式控制器架构所独有的优势包括：
※  磁盘容量的增加可导致性能和智能的线性增加；
※  控制器相互之间可以进行通信和数据传输，不会给主机带来负担；
※  无需定制ASIC或其它昂贵的电子设备；
※  摒弃了有可能成为单故障点的传统控制器，增加了可靠性；
※  消除了中央RAID控制器带来的传统性能瓶颈和可扩展性限制。
无需RAID控制器的优异硬件RAID技术
传统RAID控制器提供以下三种主要功能：
※  将磁盘阵列虚拟为一个或更多的逻辑卷；
※  计算每段数据所在驱动器和数据块的位置；
※  进行奇偶计算，支持数据的写入和重建。
Z-SAN技术将分布式控制器架构与IP分区组合能力结合在一起，这种结合在不需要传统RAID控制器的情况下提供了优异的硬件RAID功能。通过组合IP分区并将一组IP分区以单一逻辑卷的形式呈现在操作系统中，Z-SAN技术可以实现非常复杂的RAID结构。
使用Z-SAN技术提供硬件RAID功能所能带来的独特优势包括：
※  通过使用分布式RAID处理可对RAID组件进行线性扩展，卷的大小几乎不受限制；
※  可在无需改变网络或RAID配置的情况下重新对RAID结构中的磁盘进行部署；
※  建立大型可扩展数据条块、镜像和高级RAID结构，不受单一物理设备或地点的限制；
※  可在RAID结构中混合使用异构驱动器，无需考虑驱动器的制造厂商、存储容量和转速（RPM）如何；
※  能够管理单一物理磁盘上的数据条块和移动镜像，在不降低可靠性的情况下创建更范围更广的数据条块，防范数据丢失。
Z-FS™文件系统可在块设备上实现文件和卷共享
Z-SAN技术包括一个拥有多个启动程序的文件系统，可在块级设备上实现文件和卷共享。Z-FS文件系统可在不降低性能和可管理性的情况下允许多个用户同时读写文件。Z-FS文件系统基于来自合作伙伴公司DataPlow（，优于传统的基于服务器和NAS的文件共享方法，创造了一个比传统技术更易于管理且扩展成本更低的数据存储环境。
Z-FS文件系统的优势包括：
※  高性能文件和卷共享与优异的可管理性相结合；
※  通过日志提供先进错误恢复功能；
※  直接多用户访问，不需要访问控制服务器的干预，消除了性能瓶颈；
※  可在异构计算环境中支持多种常见的操作系统；
※  自动碎片整理。



Z-SAN技术与现有技术的对比
光纤通道与Z-SAN技术的对比
虽然光纤通道在性能上胜出并提供了合理（尽管比较麻烦）的可扩展性，但它是当今最为昂贵和复杂的存储架构，需要在硬件、软件和人员培训方面进行大量投资。另外，光纤通道使用了RAID控制器，这与其性能承诺背道而驰，RAID控制器成为了数据进出磁盘阵列的瓶颈和单故障点。


光纤通道与Z-SAN技术的对比：
光纤通道的设计旨在提供高性能和可扩展性，但它要求使用专用硬件和交换机，令其成为最昂贵的存储架构。而Z-SAN技术提供了更好的性能、更佳的可扩展性以及低得多的价位。
iSCSI与Z-SAN技术的对比
iSCSI可在标准IP网络上提供很多光纤通道在功能和性能方面的优势。虽然使用IP网络令iSCSI的安装变得更加灵活，但iSCSI基于TCP/IP，其TCP开销牺牲了25%的带宽。另外，因为TCP要求很高的处理功能，所以需要使用一种被称为TCP卸载引擎（TOE）的专用硬件来减轻客户端CPU的负担。更重要的是，iSCSI使用了RAID控制器，这与其性能承诺相违，成为数据进出磁盘阵列的单故障点，在性能和可扩展性方面产生双倍瓶颈。



iSCSI与Z-SAN技术的对比：
iSCSI利用了现有的以太网安装，能够提供稍逊于光纤通道的性能和可扩展性。但是，它需要TCP卸载引擎（TOE），这使其成本与光纤通道也相差无几。而Z-SAN可以提供更好的性能、更佳的可扩展性和低得多的价位。


NAS与Z-SAN的对比
NAS虽然具有简单和性价比高的特点，但存在四个重大缺陷。首先，NAS 机头（其实是一种专用计算机）和RAID控制器的制造成本很高。其次，NAS 机头本身成为了数据进出NAS设备的瓶颈，那些要求中高带宽数据传输的应用无法将其作为最佳的选择。第三，NAS不可扩展，如果没有昂贵的虚拟软件和复杂的管理，则难以将多个NAS设备组织为单一逻辑卷的形式。最后，NAS属文件级架构，导致开销大幅度增加，而且降低了各种处理和存储资源的效率。
  
NAS与Z-SAN技术的对比：
NAS能够提供廉价、集中管理的文件服务功能，但性能和可扩展性稍逊一筹。而Z-SAN技术能够提供文件和卷共享能力，同时提供更好的性能、更佳的可扩展性和更低的价位。



Vicount系列产品技术特性
基于Z-SAN研发的Vicount系列产品，真正的实现了SoIP(Storage–over-IP)技术。
Vicount系列产品的优点
Vicount通过其卓越的技术和性能为用户提供了前所未有的独具竞争性的产品:
※  不再需要配置昂贵的专门的硬件和光纤交换机、光通信适配器、传输协议及RAID控制器
※  打破了物理设备带来的各种限制，单一卷可跨越多台设备，容量最大可以扩充到128PB (目前操作系统支持最大卷容量为128PB)
※  多台设备联合并行吞吐数据，最快可以达到10GB/sec以上的数据传输速度
※  不再需要RAID控制器，就可以完全实现RAID的功能，并且实现的跨数个硬件设备的跨区卷
※  可以在块存储模式中提供和NAS系统一样的文件共享功能
※  Vicount在体现了Z-SAN技术同时,也完全体现了扩充性、可靠性和成本
Vicount存储的i-SPACE 4R系列完全满足了以下几点大中企业中的专业要求：
※  支持从异构主机到异构存储系统的透明访问。即服务器可以运行异构操作系统,例如Windows或Linux等等。Vicount存储的i-SPACE 4R系列完全可以顺利地接入系统。
※  支持24×7小时的数据可用性。我们知道，例如电视台网络系统的时效性是很强的，这样就要求网络系统必须具有极高的可靠性。首先要求系统有较高的容错性，例如控制器要有高可容错性，存储子系统要求具备容错冗余；其次故障恢复时间要求很短，或尽可能做到进行系统维护、设备更换时，不中止应用程序的使用。
※  高性能的数据访问。如非线性制作网络中的编辑工作站任何时候都需要无阻碍的实时、快速的获得所需要的各种数据。
※  数据安全性。只允许有访问权的用户进行相应数据的访问，同时能够提供灵活的备份方案和措施，支持数据保护和恢复；
※  平滑的存储容量扩展。大型企业网络的建立是受建网时所处的技术、具体工作需要所限制的。任何单位都要或多或少地面对网络升级的问题，我们希望存储网络上添加存储设备的过程是透明，而且任何工作站都不需停机。
※  简化管理、降低管理成本。客户是产品的使用者，所以越来越多的系统操作环境，使用不同厂商的硬件和软件产品，且彼此不能兼容，管理起来的确不是一件轻松的事情。操作友好、管理简单是未来产品的发展目标。
这些对存储网络平台的要求归结起来就是：如何以有限的人力、物力资源，经济有效地管理不断增长的数据，简化管理异构操作环境的复杂性。虚拟存储技术以其独特的优势成为广播电视行业应对上述挑战的最佳解决方案。


总结
SoIP代表着网络存储的自然发展方向，它充分利用了IP的优势来免除用户对上述四个方面的权衡。SoIP在IP层对存储进行虚拟化，充分利用网络交换机技术来创建主机和磁盘存储设备之间的直接连接。因此，这种方法消除了使用控制器和专用硬件所带来的瓶颈。另外，SoIP还把IP作为存储架构，这样就去除了性能和可扩展能力方面的限制，在无需增加专用交换机、HBA、TOE或RAID控制器成本和性能负担的前提下，提供了真正的网络存储能力。
Vicount提供的i-Space4DS、i-Space4R是当今唯一的一种将以前难以实现的SoIP理论转变为现实产品的技术。同时具备更好的性能、更佳的扩展能力、更高的可靠性和更合理的价格等多方面优势。
SoIP实现了存储单播、组播和广播通信模式的虚拟化。与现有的存储架构如NAS、iSCSI和FC相比，SoIP解决方案凭借在IP层实现存储虚拟化，同时达到了价格、性能、可扩展性和可靠性方面的优势地位。
Zetera认为该系列产品的功能和价格极具有弹性，能够满足上至全球最大的数据中心和下到中小型企业的不同需求。无论是在中小公司内部署为主存储系统，还是在大型企业内用作分层存储系统的一个组成部分，这些系统都将把Vicount卓越的存储创新带给用户，为他们创造诱人的价值。



分为两大类两个型号：

1、   塔式系列：桌面型 i-SPACE 4DS   4盘位  /最大容量 2T  / 最大数据吞吐速率 80MB/s / 1G以太网接口 /桌面塔式

2、   机架系列：企业级 i-SPACE 4R     4盘位  /最大容量 2T  / 最大数据吞吐速率 80MB/s / 1G以太网接口 /1U机架型