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1、第三章 网络存储概述 Networked Storage,存储技术基础 Storage Technology Foundations 北京大学信息科学技术学院 网络与信息系统研究所 系统虚拟化及空间信息技术实验室（http:/）,本章目标及内容,面对不断增长的信息需求和不断发展的网络技术，网络存储应运产生。本章分别介绍了网络存储环境下的直连存储、网络附加存储、光纤存储局域网、IP存储局域网和内容寻址存储，并深入介绍了这些网络存储结构的概念、结构特点、基本原理以及应用环境等方面的知识。 本章内容包括5个方面： 3.1 直连存储 (Direct Attached Storage，DAS) 3.2
2、网络附加存储 (Network Attached Storage，NAS) 3.3 光纤存储局域网络 (Fibre Channel Storage Area Networks, SAN) 3.4 IP存储局域网（IP Storage Area Networks，IP SAN） 3.5 内容寻址存储（Content Addressed Storage，CAS）,3.3 光纤存储局域网络 (SAN),Fibre Channel Storage Area Network FC SAN FC SAN 概述 FC SAN 组成 FC SAN 的连接 FC SAN 的管理 FC SAN 示例 NAS vs
3、. SAN,FC SAN概述,业务需求及技术挑战 用户对信息的需求 On-line storage 一个组织内拥有成千上万的服务器 关键数据并不一定在数据中心 24x7 业务的集成 孤岛与烟囱 安全的操作环境 灵活、可扩展的体系架构 对业务需求的快速响应 减少信息管理的成本,SAN是什么?,A dedicated network that carries data between computer systems and storage devices, which can include tape and disk resources. Organized connections among
4、: Storage Communication devices Computer Systems 安全（Secure） 健壮（Robust）,Server,Servers,Array,Switches,Storage,来自SNIA的定义,存储网络工业协会(Storage Networking Industry Association, SNIA)的定义：“存储区域网络（SAN）是一个高性能的专用网络，它的基本目的是使存储设备同计算机系统或存储设备与存储设备之间通信” SAN的特殊之处：能够进行全局范围的存储连接 SAN的关键之处：它把很多计算机和存储设备连接起来，使这些计算机能够相互协商对设备
5、的所有权 在更优秀的SAN中，计算机间能够通过SAN进行数据共享,LAN vs. SAN,SAN: A second network - Fabric,Network and Channel,Channel: Connectivity among pre-addressed devices Network: Connectivity via protocol,FC SAN的发展,SAN Islands FC仲裁环(Arbitrated Loop),Interconnected SANs FC交换光纤(Switched Fabric),Enterprise SANs FC Switched Fa
6、bric,Servers,Arrays,Storage,Switches,Switches,Servers,Servers,Storage,Storage,FC SAN的优点,高带宽（High bandwidth） Fibre Channel Protocol, 400MB/s 扩展的SCSI SCSI over FC, Block I/O Greater distances still with SCSI functions 资源融合（Resource Consolidation） Centralized storage and management 可扩展性（Scalability） Up
7、 to 16 million devices 安全访问（Secure Access） Isolation and filtering,Host Bus Adapter (HBA) including the device drivers needed to communicate within the SAN Fiber Cabling optical or copper Fibre Channel Switch /Hub devices used to connect the nodes Storage Array Management System,FC SAN的组成,HBA,SAN-at
8、tached Server,SAN,Arrays,Switches,Nodes, Ports, & Links,Node,A node can be considered any device that is connected to the SAN for purposes of requesting or supplying data (e.g. servers and storage).,HBA：Host Bus Adapters,位于主机的I/O总线和光纤通道网络之间。 HBAs可以自动执行低级别的接口操作以降低对主机处理器的影响。 类似于LAN中的网卡（NIC）。 应用与存储之间关键
9、的一环。,HBA,HBA,Arrays,Switches,Server,Node,Port,FC SAN的连接（Connectivity）,多模光纤(Multimode fiber, MMF): multiple light rays 规格：50，62.5微米(micron) Short distance: 2500m; 可通过模式色散(modal dispersion)技术改进 Nodes to switch (hub) 单模光纤(Single mode fiber, SMF): a single light ray 711 microns ( 9 microns) Long distanc
10、e: 2m10km Switch to switch 铜缆线(Copper) 024m,Single Mode Fiber,Storage,Multimode Fiber,Host,Switches,连接器：Connectors,节点连接器（Node Connectors） SC Duplex Connectors for 1Gb fiber optic cable LC Duplex Connectors for 2Gb or 4Gb fiber optic cable光纤配线盘连接器（Patch panel Connectors） ST Simplex Connectors the fir
11、st standard for fiber optic cabling,连接设备,SAN通信的基础 Hubs: FCAL, 所有节点共享带宽 Switches and Directors: more “intelligent” devices 点对点直接通信,Arrays,Switches,Server,存储资源,Storage Array Provides storage consolidation and centralization Features of an array High Availability/Redundancy Performance Business Continu
12、ity Multiple host connect,HBA,Arrays,Switches,Server,SAN管理软件,一套用于管理SAN中主机和存储阵列之间接口的工具 提供对SAN环境的集成管理 Web based GUI or CLI SAN 管理软件提供的核心功能： 在服务器、交换机、存储设备之间建立映射 监控和管理发现的存储设备 对SAN进行逻辑划分,SAN管理系统是一台服务器或一个控制台，SAN中的对象可以被监控和维护。它可以通过集中的方式对SAN进行全局管理，以降低复杂性。,FC SAN 的连接方法及其拓扑结构 光纤通道的设备 光纤通道的通信协议 光纤通道的登录过程,FC SAN
13、的连接,FC SAN Connectivity,Core networking principles applied to storage Networked data system, Similar to LAN Servers are attached to 2 distinct networks Back-end Front-end,Users & Application Clients,Storage & Application Data,Servers & Applications,SAN switches directors,IP network,Front-end Network
14、,Back-end Network,光纤通道（Fibre Channel）是什么？,Fibre Channel Protocol (FCP) FC-0, FC-1, FC-2, FC-3, FC-4 (Similar to OSI Model) 24-bits addressing scheme 224 (16 million) devices in a single SANSAN Transport Protocol Integrated set of standards (ANSI) Encapsulates SCSI A High Speed Serial Interface Allow
15、s SCSI commands to be transferred over a storage network. Standard allows for multiple protocols over a single interface.,光纤通道的端口（Port）,Node,Node,Node,Switch,Node,Node,Node,Node,E Port,NL Port,NL Port,N Port,F Port,N Port,F Port,N Port,F Port,N Port,F Port,E Port,FL Port,FL Port,NL Port,NL Port,NL P
16、ort,Servers,Server,Server,Storage,Array,Array,Storage,Switch,Switch,G_Port - either a F_Port or a E_port,FC设备的World Wide Names,WWN：Unique 64 bit identifier. Static to the port. Used to physically identify a port or node within the SAN Similar to a NIC MAC address Additionally, each node is assigned a unique port ID (address) within the SAN Used to communicate between nodes within the SAN Similar in functionality to an IP address on a NIC,
