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1、第三章存储方案选择3.1 存储架构选择目前主流的存储架构包括DAS、NAS、SAN，下面针对 3 种主流应用系统做架构分析。直连方式存储（Direct Attached Storage-DAS）。顾名思义，在这种方式中，存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接到服务器。I/O 请求直接发送到存储设备。存储区域网络（Storage Area Network-SAN）。存储设备组成单独的网络，大多利用光纤连接，服务器和存储设备间可以任意连接。I/O 请求也是直接发送到存储设备。如果 SAN是基于 TCP/IP的网络，则通过iSCSI 技术，实现IP-SAN 网络。网络连接存储（Networ
2、k Attached Storage-NAS）。NAS设备通常是集成了处理器和磁盘/磁盘柜，连接到TCP/IP 网络上（可以通过 LAN或 WAN），通过文件存取协议（例如NFS，CIFS等）存取数据。NAS将文件存取请求转换为内部I/O 请求。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 17 页 -集中的存储备份，其中性能、数据一致性和可靠性可以确保关键数据的安全；高可用性和故障切换环境可以确保更低的成本、更高的应用水平；可扩展的存储虚拟化，可使存储与直接主机连接相分离，并确保动态存储分区；改进的灾难容错特性，在主机服务器及其连接设备之间提供光纤通道高性能和扩展的距离。名师
3、资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 17 页 -目前的 SAN的实现方式主要有FC-SAN和 IP-SAN 两种，其中 FC-SAN采用光纤交换机构建存储区域网，其传输速度可达8 Gb/s 和 4Gb/s，而 IP-SAN 采用传统的以太网交换机作为连接设备，其传输速度最高为 1Gb/s。考虑到贵中心数据中心的具体应用，我们推荐使用FC-SAN存储架构，选择 8Gb/s 的存储设备。3.2 数据备份方案数据中心对数据的安全性要求非常高，一旦丢失将会带了很大的损失，因此建议对关键数据进行备份，当前主流的备份方式有本机备份、网络备份和LAN-Free 备份，每种备份各有优缺点
4、，下面分别对这几种备份方式进行介绍和对比：3.2.1 本机备份在本机备份模式中，磁带库直接接在服务器上，而且只为该服务器提供数据备份服务。在多数情况下，这种备份大多是采用服务器上自带的磁带机，而备份操作往往也是通过手工操作的方式进行的。优点是数据传输速度快，备份管理简单；缺点是不利于备份系统的共享，不适合于现在大型的数据备份要求。3.2.2 网络备份名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 17 页 -网络备份中，数据的传输是以网络为基础的。其中配置一台服务器作为备份服务器，由它负责整个系统的备份操作。磁带库则接在备份服务器上，在数据备份时备份对象把数据通过网络传输到磁带库
5、中实现备份的。网络备份的优点是节省投资、磁带库共享、集中备份管理，缺点是网络传输压力较大。3.2.3 LAN-Free备份LAN-Free 备份是在 SAN环境中进行的，是指数据不经过局域网直接进行备份，即用户只需将磁带机或磁带库等备份设备连接到SAN中，各服务器就可把需要备份的数据直接发送到共享的备份设备上，不必再经过局域网链路。由于服务器到共享存储设备的大量数据传输是通过SAN网络进行的，局域网只承担各服务器之间的通信任务，而不是数据传输。LAN-Free 备份不仅可以使网络流量得以转移，而且它的运转所需的系统资源低于网络备份方式，这是因为光纤通道连接不需要经过服务器的 TCP/IP 栈，
6、而且某些层的错误检查可以由光纤通道内部的硬件完成。因此，LAN-Free 备份具有备份速度快、网络传输压力小的优点，而且具有 LAN备份所拥有的数据备份统一管理和磁带库资源共享的优点，LAN-Free 备份的缺点是成本高。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 17 页 -综合以上对各种备份方式的对比分析，结合贵单位本次数据中心建设的应用及对数据安全性的考虑，浪潮建议采用LAN-Free 的备份方式对数据进行备份，当计算机的软硬件发生故障时，利用备份进行数据库恢复，以恢复破坏的数据库文件、控制文件或其他文件，保证用户业务的连续性。3.2.4 光纤 SAN存储的优势存储局域
7、网络SAN（Storage Area Network）以其突出的优势，逐渐为大家所了解并采用。所谓SAN，是在以太网之外建立一个存储的网络，服务器和存储设备均连接到该网络中，架构如下图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 17 页 -SAN具有如下优点：关键任务数据库应用，其中可预计的响应时间、可用性和可扩展性是基本要素；SAN 具有出色的可扩展性；SAN克服了传统上与SCSI相连的线缆限制，极大地拓展了服务器和存储之间的距离，从而增加了更多连接的可能性；改进的扩展性还简化了服务器的部署和升级，保护了原有硬件设备的投资。集中的存储备份，其中性能、数据一致性和可靠性可以
8、确保关键数据的安全；高可用性和故障切换环境可以确保更低的成本、更高的应用水平；可扩展的存储虚拟化，可使存储与直接主机连接相分离，并确保动态存储分区；改进的灾难容错特性，在主机服务器及其连接设备之间提供光纤通道高性能和扩展的距离。目前的 SAN的实现方式主要有FC SAN和 IP SAN 两种，其中 FC SAN采用光纤交换机构建存储区域网，其传输速度理论值最高可达名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 17 页 -8Gb/s，而 IP SAN 采用传统的以太网交换机作为连接设备，其传输速度理论值可达1Gb/s。FC SAN 的优势很明显，在对数据的传输速度和可靠性要求较高
9、的应用环境，有着IP SAN 无法比拟的优势。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 17 页 -系列处理器及SAS 6Gbps高性能磁盘控制器，使系统联机处理性能提升 2.5 倍以上，数据库性能提升3 倍以上，更加适用于基础架构、数据库核心应用。本方案中云计算平台管理服务器即安装云计算平台管理软件的服务器，主要功能是建立各个云计算计算节点服务器之间的联系的功能服务器；用户通过云计算平台管理客户端来管理云计算平台，同时也实现远程管理，可通过笔记本等设备实现远程管理。为了保障业务运行的高性能和可持续性、可扩展性，我们选择了FC-SAN的模式。首先，云计算计算节点服务器通过两
10、块HBA卡全冗余 8Gb光纤交换机连接全光纤存储产品，实现从服务器到存储设备路径完全冗余，数据链路的高品质性能保障；其次，在保证物理链路连通的同时通过存储链路冗余软件来保证逻辑的冗余性；第三，在基于FC SAN存储的 guest os（客户应用）可通过云计算平台架构实现HA(Fail Over)，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 17 页 -DRS(Distributed Resource Scheduler)和 vmotion（Live Migration）功能来保证业务的可连续性和可扩展性。在保障了客户应用的情况下，我们可以注意到存储成为一个核心的关键点，如果存
11、储出现问题也将导致整体业务的不可运行，为此我们在存储的选择上双控制器，多处理器，高可靠光纤8Gb存储成为首选。基于此我们对业务的物理特性有了保障。处于对于客户业务系统的安全性考虑，建议对所有客户应用数据做统一备份处理。在数据的统一备份处理上，基于我们的虚拟机文件驻留在共享SAN存储上，可以使用存储区的映像来备份虚拟机文件，这样做不会在运行虚拟机的云计算计算节点主机上引起任何额外的负载。而统一备份功能可以满足缩短虚拟机的备份时间，移除客户应用服务器上的备份工作负载，以及从中央服务器中执行备份的工作。而统一备份工作流程是从运作中的主机剥离磁盘，将磁盘链接到专用的统一备份服务器上，然后备份磁盘中适当
12、的文件，只不过原始主机仍能看到该磁盘并能正常工作。通过此方法可以对整个虚拟机可封装在一组离散文件中特性加以更好利用；同时我们原有的 IPSAN存储也得到很好的使用，保障客户的投资是健康有益的。光纤FC-SAN 优势分析名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 17 页 -一般来说 IP-SAN存储设备的磁盘控制器不是采用FC-SAN存 储 设 备中 的 硬 件 RAID芯片+中央处理器的结构，而是采用每个磁盘柜中分为多个磁盘组，而每个磁盘组由一个微处理芯片控制所有的磁盘 R A ID 操作(采用软件计算，效率较低)和 R A ID 组的管理操作。这样一来，每一次磁盘I/O操
13、作都将经过IP-SAN存储内置的一个类似交换机的设备从前端众多的主机端口中读取或者写入数据，而这些操作都是基于I P 交换协议，其协议本身就要求每一个微处理芯片工作时需要大容量的缓存来支持数据包队列的排队操作，所以一般我们看到的IP-SAN 存储都具有几十个GB的缓存。利用这个大的缓存区，IP-SAN存储在测试Cache 的最大读带宽时可以获得600,000IOPS甚至以上这样高的值，但是这个值并不能真正说明在实际应用中就能够获得好的性能。因为在具有海量存储的时候，不可能所有的数据均载入到系统缓存中，这个时候就需要大量的磁盘 I/O 操作来查找数据，而IP-SAN存储所采用的 SATA磁盘在这
14、一块切切性能非常弱，而且还涉及到一个在IP 网络上流动的 iSCSI 数据向 ATA格式数据转化的效率损失问题。也就是说 IP-SAN存储存在一个缓存Cache到磁盘的数据 I/O 和数据处理瓶颈。而采用 FC磁盘的 FC-SAN存储设备就不存在这样的问题。通过 2 条甚至 4 条冗余的后端光纤磁盘通道，可以获得一个非常高的磁盘读写带宽，而且 FC的磁盘读写协议不存在一个数据格式转换的问题，因为他们内部采用的都是SCSI协议传输，避免了效率的损失。而且 FC-SAN存储设备由于光纤交换和数据传输的高效性，并不需要很大的缓存就名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 17
15、页 -能够获得一个好的数据命中率和读写性能，一般 2Gb或者 4Gb即可满足要求。另外由于具备专门的硬件RAID校验控制芯片，所以磁盘 RAID性能将比软件 RAID性能好很多，并且可靠性更好。从连接拓扑结构来看在 FC-SAN 中存在着其灵活的连接方式，可根据不通的应用需求而选择不同的连接拓扑，其主要连接方式有如下三种：点对点：首先各个组成设备通过登陆建立初始连接，然后即采用全带宽进行工作，其实际的链路利用率为每个终端的光纤通道控制器以及发送与接收数据可获得缓冲区大小来决定。但其只适用于小规模存储设备的方案，不具备共享功能。仲裁环：允许两台以上的设备通过一个共享带宽进行通信与交流，在此拓扑结
16、构中，任意一个进程的创建者在发送一段报文之前，都将首先与传输介质就如何存取信息达成协议，因此所有设备均能通过仲裁协议实现对通信介质的有序访问。全交换：通过链路层交换提供及时、多路的点对点的连接。通过专用、高性能的光纤通道交换机进行连接，同时可进行多对设备之间点对点的通信，从而使整个系统的总带宽随设备的增多而相应增大，在增多的同时丝毫不影响这个系统的性能。在 IP-SAN 中基于以太网的数据传输与存取中，虽然在物理上可体现为总线或者星型连接，但其实质为带冲突检测多路载波侦听（CSMA/CD）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 17 页 -方式进行广播式数据传输的总线拓扑，因此随着负载以及网络中通信客户端的增加，其实际效率会随着相应的降低。从网络设备及传输介质来看FC-SAN：使用专用光纤通道设备在链路中使用光纤介质，不仅完全可以避免因传输过程中各种电磁干扰，而且可以有效达到远距离的I/O通道连接在 FC-SAN 中所使用的核心交换设备-光纤交换机均带具有高可靠性及高性能的 ASIC芯片设计，使整个处理过程完全基于硬件级别的高效处理。同样在连接至主机的HBA设计
