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1、 2003, Cisco Systems, Inc. All rights reserved.制作：张选波存储网络入门存储网络入门第第16章章制作：张选波存储网络概述存储网络概述?DAS(直连存储直连存储)大型服务器采用的主 要存储方式大型服务器采用的主 要存储方式?SAN(存储网络存储网络) 网络化的网络化的DAS?NAS(网络存储网络存储)适用于多用户网络环 境适用于多用户网络环 境SAN结构中，文件管理系统（FS）还是分别在每一个应用服务器上；而NAS则 是每个应用服务器通过网络共享协议（如：NFS、CIFS）使用同一个文件管理 系统。换句话说：NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己
2、的文件系统管理。制作：张选波DAS 直接存储直接存储 - 数据块方式存储数据块方式存储DAS (Direct Attached Storage) 直接将存储设备连接到服务器上直接将存储设备连接到服务器上 以以“服务器为中心服务器为中心”的数据管理方式的数据管理方式制作：张选波DAS的主要优点和缺点的主要优点和缺点优点优点 价格低廉，配置简单，使用方便价格低廉，配置简单，使用方便缺点缺点 不能适合将分散存储的数据集中起来统一管理的需求不能适合将分散存储的数据集中起来统一管理的需求 不能提供不同操作系统下文件的共享不能提供不同操作系统下文件的共享 不是独立的存储系统，向不是独立的存储系统，向DAS
3、DAS设备存取数据时必须通过相应的服设备存取数据时必须通过相应的服 务器或客户端务器或客户端 数据的数据的IOIO读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器 主机资源（包括主机资源（包括CPUCPU、系统、系统IOIO等），数据流需要回流主机再到服等），数据流需要回流主机再到服 务器连接着的磁带机（库）务器连接着的磁带机（库） 数据备份通常占用服务器主机资源数据备份通常占用服务器主机资源2020- -30%30%，因此许多企业用户的，因此许多企业用户的 日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正日常数据备份常常在深夜或业务系统
4、不繁忙时进行，以免影响正 常业务系统的运行。常业务系统的运行。 存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机制作：张选波SAN存储网络存储网络 - 数据块方式存储数据块方式存储SAN (Storage Area Network) ? 以光纤交换机为中心的独立的数据存储设备以光纤交换机为中心的独立的数据存储设备 ? SAN通常由存储设备（磁盘阵列等）和光纤交换机组成通常由存储设备（磁盘阵列等）和光纤交换机组成 ? 在网络服务器群的后端，采用光纤通道（在网络服务器群的后端，采用光纤通道（FC）协议连接成高速专用网络）协议连接成高速专用网络制作：张选波SAN
5、(存储网络)制作：张选波Storage Area Networks (SAN)制作：张选波SAN的主要优点和缺点的主要优点和缺点优点（与优点（与DAS相比）相比） 高性能，高扩展性，可升级性、稳定性和可用性都大大加强高性能，高扩展性，可升级性、稳定性和可用性都大大加强 数据集中管理，网络内部传输很快，总拥有成本降低数据集中管理，网络内部传输很快，总拥有成本降低缺点缺点 成本较高（每端口成本较高（每端口1000美元的光纤交换设备和昂贵的光纤存储 设备）美元的光纤交换设备和昂贵的光纤存储 设备） 客户端不能直接访问客户端不能直接访问SAN，而要通过相应的服务器操作系统进 行，异构环境下不能实现文件
6、共享，而要通过相应的服务器操作系统进 行，异构环境下不能实现文件共享 存储资源共享，但不提供数据共享存储资源共享，但不提供数据共享制作：张选波NAS网络存储网络存储 - 文件级方式存储文件级方式存储NAS (Network Area Storage) ? 一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（磁盘阵列、一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（磁盘阵列、CD/DVD驱动器、 磁带驱动器等）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能驱动器、 磁带驱动器等）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能 ? 采用一个面向用户设计的、专门用于数据存储的简化操作系统采用一个面向用户设计的、专门用于数据
7、存储的简化操作系统? 将存储器从应用服务器中分离出来，进行集中管理将存储器从应用服务器中分离出来，进行集中管理存储网络存储网络制作：张选波典型LAN使用 NAS制作：张选波NAS网络拓扑网络拓扑NAS是一种专业的网络文件 存储及文件备份设备，它是 基于LAN（局域网）的，按 照TCP/IP协议进行通信， 以文件的I/O（输入/输出） 方式进行数据传输。在LAN 环境下，NAS已经完全可以 实现异构平台之间的数据级 共享，比如NT、UNIX等平 台的共享。 一个NAS系统包括处理器， 文件服务管理模块和多个硬 盘驱动器(用于数据的存储)。 NAS 可以应用在任何的网 络环境当中。主服务器和客 户
8、端可以非常方便地在NAS 上存取任意格式的文件，包 括SMB格式（Windows） NFS格式(Unix, Linux)和 CIFS（Common Internet File System）格式等等。制作：张选波NAS架构架构从结构上讲，从结构上讲，NAS是功能单一的精简型电脑，因此在架构上不像个人 电脑那么复杂，在外观上就像家电产品，只需电源与简单的控制钮。是功能单一的精简型电脑，因此在架构上不像个人 电脑那么复杂，在外观上就像家电产品，只需电源与简单的控制钮。Macrostor NAS 500I型网络存储器制作：张选波NAS的优点的优点由于网络接入存储采用TCP/IP网络进行数据交换， T
9、CP/IP是IT业界的标准协议，不同厂商的产品（服务器、 交换机、NAS存储）只要满足协议标准就能够实现互连 互通，无兼容性的要求；并且万兆以太网（10000Mbps） 的出现和投入商用，存储网络带宽将大大提高NAS存储 的性能。NAS需求旺盛已经成为事实。首先NAS几乎继 承了磁盘列阵的所有优点，可以将设备通过标准的网络 拓扑结构连接，摆脱了服务器和异构化构架的桎梏；其 次，在企业数据量飞速膨胀中，SAN、大型磁带库、磁 盘柜等产品虽然都是很好的存储解决方案，但他们那高 贵的身份和复杂的操作是资金和技术实力有限的中小企 业无论如何也不能接受的。NAS正是满足这种需求的产 品，在解决足够的存储
10、和扩展空间的同时，还提供极高 的性价比。因此，无论是从适用性还是TCO的角度来 说，NAS自然成为多数企业，尤其是大中小企业的最佳 选择。制作：张选波通常数据库存取用SAN更好 文件存取用NAS更好制作：张选波统一网络存储统一网络存储NASSANFAS制作：张选波存储网络协议存储网络协议光纤通道：是一种协议，它在主机和存储设备 之间传输光纤通道：是一种协议，它在主机和存储设备 之间传输SCSI命令。命令。iSCSI：是存储网络中的一种命令协议，它可以 在：是存储网络中的一种命令协议，它可以 在TCP/IP环境中的主机和存储设备之间发送环境中的主机和存储设备之间发送 SCSI命令。命令。FCIP
11、：将光纤通道协议封装到：将光纤通道协议封装到TCP/IP来连接独 立的来连接独 立的SAN孤岛。孤岛。制作：张选波光纤通道入门光纤通道入门光纤通道技术用于主机和存储设备之间传送数据，它是 一种开放式的业界标准，它拓宽了远距离接入和管理存储的方式，光纤通道不仅能够传输光纤通道技术用于主机和存储设备之间传送数据，它是 一种开放式的业界标准，它拓宽了远距离接入和管理存储的方式，光纤通道不仅能够传输SCSI，而且还能够传 输其他协议，例：，而且还能够传 输其他协议，例：FICON（光纤连接体系结构）和（光纤连接体系结构）和 TCP/IP等。等。 工作速率：工作速率：100、200或或400MByte/
12、s(全双工全双工)。 传输介质：光纤或铜线传输介质：光纤或铜线 距离：光纤介质长达距离：光纤介质长达50km的距离，铜线介质大约的距离，铜线介质大约30m 的距离。的距离。 光纤通道网络将终端设备作为节点，通过使用光纤通道网络将终端设备作为节点，通过使用HBA （主机总线适配器）的适配器，每个节点连接到光纤通 道网络中。（主机总线适配器）的适配器，每个节点连接到光纤通 道网络中。 光纤通道是一种结构化协议，并且在寻址和网络拓扑方 面具有标准的结构。光纤通道是一种结构化协议，并且在寻址和网络拓扑方 面具有标准的结构。制作：张选波光纤通道体系结构光纤通道体系结构应用层应用层表示层表示层会话层会话层
13、传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层上层协议（上层协议（SCSI）映射到上层协议的协议映射到上层协议的协议通用服务通用服务信令协议信令协议-成帧（交换和序列）成帧（交换和序列）传输协议传输协议-编码编码8B/10B物理层物理层FC-0FC-1FC-2FC-3FC-4光纤通道模型光纤通道模型OSI模型模型 光纤通道是一种面向连接的协议，在帧间使用传送字符串来执行光纤通道是一种面向连接的协议，在帧间使用传送字符串来执行 控制和发信号。控制和发信号。IDLE、R_Rdy准备接收、准备接收、SOF帧起始符、帧起始符、EOF 帧结束符。帧结束符。制作：张选波光纤通道协议组件光纤通道协
14、议组件序列序列 帧帧帧帧序列序列 帧帧帧帧序列序列 帧帧帧帧帧帧起始帧起始帧帧头帧头帧头帧头可选报头可选报头有效负载有效负载填充 字节填充 字节C R C帧尾帧尾R_CTLDestination_ID C_CTLSource_ID TYPE帧控制（帧控制（F_CTL） SEQ_IDDF_CTLSEQ_CNT QX_IDRX_ID 多数字段（多数字段（PARM）其中：其中： R_CTL帧类型帧类型 Destination_ID目标地址目标地址 Source_ID源地址源地址 TYPE协议类型协议类型 F_CTL帧控制字段帧控制字段 SEQ_CNT帧序号帧序号 SEQ_IDsequence ID
15、QX_ID=发起者交换发起者交换ID RX_ID响应者交换响应者交换ID PARM多目的多数字段多目的多数字段 DF_CTL 数据字段控制数据字段控制制作：张选波光纤通道寻址光纤通道寻址节点名称：节点名称：nWWn标识符，长度为标识符，长度为64比特，节点全球 名称。比特，节点全球 名称。WWn是每个厂商的唯一特定代码。是每个厂商的唯一特定代码。pWWn标识符是端口全球名称，其长度标识符是端口全球名称，其长度64比特，它可 用于标识和认证的目的。比特，它可 用于标识和认证的目的。光纤通道所使用的地址类似于光纤通道所使用的地址类似于IP地址，其长度也是地址，其长度也是24 比特，它也被称为比特，
16、它也被称为FCID，该地址能够在网络之间对帧进 行路由。因为采用，该地址能够在网络之间对帧进 行路由。因为采用24比特编址，所以光纤通道网络中的 节点数量最大不起过比特编址，所以光纤通道网络中的 节点数量最大不起过224个节点端口。个节点端口。制作：张选波光纤通道端口类型光纤通道端口类型光纤通道技术光纤通道技术端口类型端口类型扩展性扩展性性能性能点到点点到点节点端口（节点端口（N）2受受HBA类型的限制类型的限制仲裁环路仲裁环路仲裁环路节点端口（仲裁环路节点端口（NL）127受环路和设备的数 量和类型的限制， 端口的速度大约是 环路速度的受环路和设备的数 量和类型的限制， 端口的速度大约是 环路速度的93。交换交换Fabric(FC) 支持点到点和仲裁环路的节点端口（支持点到点和仲裁环路的节点端口（Nx）连接两台交换机的端口（连接两台交换机的端口（E）表示表示F和和FL端口的光纤通道交换机端口端口的光纤通道交换
